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동기발전기

동기발전기의 전기자 반작용

동기발전기의 전기자 반작용

[96-3] 동기기에서의 전기가 반작용은 부하 역율에 따라서 달라지는데 이에 대하 여 설명하시오.

동기발전기의 등가회로 및 페이저도

동기발전기의 등가회로 및 페이저도

전압방정식

\[ \dot{E_r}=\dot{V}+\dot{I}(R_a + jX_l ) \] \[ \dot{E_f} =\dot{E_r}+j\dot{I} X_a\]\[ \dot{\Phi_r}=\dot{\Phi_f}+\dot{\Phi_a} \]
동기발전기의 등가회로 및 페이저도

Ef : 여자전압, Φf: 계자자속
Er : 합성전압, Φr: 합성자속
Ea : 전기자반작용 전압, Φa: 전기자반작용 자속
Xa : 전기자반작용 리액턴스, Xl: 누설리액턴스,
Xs=Xa+Xl : 동기리액턴스

동기발전기의 전기자반작용

전기자 자속의 영향으로 주자속(계자자속)의 크기에 영향을 미친다. 이 자속은 부하의 상태(역률)에 따라서 지상인 경우에는 계자자속을 감소시키는 감자, 진상인 경우에는 계자자속을 증가시키는 증자가 나타난다. 이렇게 전기자 자속에 의해서 주자속(계자자속)에 영향을 주어 여자전압의 크기에 영향을 주는 것을 전기자반작용이라고 한다. 그래서 전기자 자속을 전기자반작용 자속이라고도 부른다.

1) 일반 지상부하

전기자반작용의 결과로 공극의 합성자속이 보다 감소하는 감자가 나타난다.

일반 지상부하 페이져도

2) 일반 진상부하

전기자반작용의 결과로 공극의 합성자속이 보다 증가하는 증자가 나타난다.

일반 진상부하 페이져도

※ 도식에 의한 설명
전기자 전류(Ia)의 최대치 벡터를 기준으로 역률에 따라서 다음과 같이 도식하여 설명할 수가 있다.
유기기전력(Ef)과 전기자 전류(Ia)와 위상관계는 저항부하(동상), L 부하(90° 뒤짐), C 부하(90° 앞섬)
유기기전력(Ef)과 계자자속(Φf)의 위상관계는 자속이 90° 앞선 것에 유의하여 그린다.

동기발전기의 전기자반작용

(1) R 부하: 증자와 감자가 동시에 나타나는 교차자화가 발생
(2) L 부하: 감자자화가 발생
(3) C 부하: 증자자화가 발생

발전기의 간이 등가회로

간이 등가회로에서는 전기자 저항과 누설 리액턴스가 전기자반작용 리액턴스에 비해서 무시할 만큼 작으므로 대게 무시하고 표현하는 것이다. 등가회로에 동기리액턴스로 표기되더라도 실은 그안에 누설리액턴스는 무시되었다고 보고 해석하면 편리할 것이다. 그러면 정확한 등가회로의 벡터도에서 이들을 무시하면 합성전압(Er)이 단자전압(V)와 같음을 알 수가 있다. 즉, 단자전압은 합성자속과 바로 연동해서 고려하면 문제를 좀 쉽게 이해할 수 있어서 좋을 것 같다. 또한 뒤의 토크각과 상차각을 동일시하여 취급하는데에도 전혀 혼동이 없다. 어느 정도 오차를 인정하고 보는 것이기 때문에 전체적으로 발전기를 해석하는데 무리가 없다.

발전기의 간의 등가회로
발전기의 간의 등가회로

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