동기발전기의 특성

전기기사 필기 2018년 1회 54번

Q문제

부하 급변 시 부하각과 부하 속도가 진동하는 난조 현상을 일으키는 원인이 아닌 것은?

유사 문제 링크

선택지 분석

전기자 회로의 저항이 너무 큰 경우

전기자 회로의 저항이 크면 제동 권선의 효과를 약화시키거나 에너지 소모 특성을 변화시켜 난조를 유발하는 원인이 됩니다.

원동기의 토크에 고조파가 포함된 경우

원동기 토크의 맥동(고조파)은 회전자의 고유 진동수와 공진을 일으켜 난조를 발생시키는 직접적인 원인이 됩니다.

원동기의 조속기 감도가 너무 예민한 경우

조속기가 너무 예민하면 부하 변화에 대해 과도한 수정 동작을 반복하게 되어 속도 제어가 불안정해지고 난조가 발생합니다.

자속의 분포가 기울어져 자속의 크기가 감소한 경우

난조(Hunting)는 동기기에서 부하의 급변이나 외부 요인에 의해 회전 속도가 동기 속도를 중심으로 진동하는 현상이며, 자속 분포의 왜곡은 난조의 직접적인 원인으로 보기 어렵습니다.

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Step 1: 난조의 발생 원인을 검토합니다. 난조는 주로 부하의 급격한 변화, 원동기 토크의 고조파(맥동) 포함, 조속기의 과도한 예민함, 전기자 회로의 저항 과다 등에 의해 발생합니다.

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Step 2: 각 선지의 타당성을 분석합니다. 1번, 2번, 3번 선지는 모두 회전자의 관성과 제어계의 응답성 불일치를 유발하여 회전 속도를 진동하게 만드는 대표적인 난조의 원인들입니다.

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Step 3: 정답인 4번 선지를 확인합니다. 자속의 분포가 기울어지거나 크기가 감소하는 현상은 주로 전기자 반작용에 의한 현상으로, 이는 전압 변동이나 출력 특성에 영향을 줄 뿐 기계적인 진동 현상인 난조를 직접 유발하는 핵심 원인은 아닙니다.

난조 현상을 방지하기 위한 가장 효과적인 대책은 무엇인가요?

자극면에 제동 권선(Damper winding)을 설치하는 것이 가장 대표적이고 효과적인 방지 대책입니다.

제동 권선은 어떤 원리로 난조를 억제하게 되나요?

회전자가 동기 속도를 벗어나 진동할 때 제동 권선에 유도 전류가 발생하며, 이 전류에 의한 토크가 회전자의 속도 변화를 방해하는 방향으로 작용하여 진동을 흡수합니다.

부하각이란 무엇을 의미하나요?

동기발전기에서 무부하 시 유도기전력과 부하 시 단자 전압 사이의 위상차를 의미하며, 부하의 크기에 따라 변합니다.