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보호계전기

유도형 계전기

유도형 계전기

[발75-2]
송전선에서 과전류에 의한 보호계전기 중에서 그림과 같은 유도형 과전류 계전기 동작원리에 대하여 서술하시오.

유도형 계전기

1. 유도원판형 과전류 계전기의 구조

1) 탭(TAP)

계전기가 동작할 수 있는 최소의 동작전류를 정정, 한시형인 경우에 정정탭은 4A~12A사이에 5~7개의 탭으로 구성

2) 타임레버(Timer Lever) : 동작시간을 정정

3) 원판

회전토크에 의해서 회전하는 금속 원판으로 두개의 위상이 상이한 자속을 쇄교하여 힘이 발생되어 원판이 회전하면서 가동접점을 움직여서 고정접점에 붙인다.

4) 주접점 : 가동접점과 고정접점이 접촉

5) 보조접점 : 주접점 보호

6) 동작표시기

7) 52-a 접점 : 차단기가 투입되면 폐로하는 차단기(52) 자체의 보조접점이다.

8) 직류전원 : 차단기의 트립을 위한 전원

2. 회전 원리

회전 원리

1) 외부자속에 의한 금속원판의 전자유도

φ2가 φ1보다 위상이 빠른경우

φ1=Φ1sinωt

φ2=Φ2sin(ωt+θ)

원판의 유도전류와 기전력과의 관계—self inductance 무시하면 in phase

\[i_{\phi 1}∝\frac{d\phi_1}{dt}∝\frac{d}{dt}∝\Phi_1\cos\omega t\] \[i_{\phi 2}∝\frac{d\phi_2}{dt}∝\frac{d}{dt}[\sin(\omega t+\theta)]∝\Phi_2\cos(\omega t+\theta)\]

2) 발생 토크

합성힘은 다음과 같이 표현할 수 있다

\[\overrightarrow{F_{net}}=\overrightarrow{F_2}-\overrightarrow{F_1}\] \[\overrightarrow{f}=\overrightarrow{J}\times \overrightarrow{B}\to\frac{F}{A}=\frac{i}{A}\times\frac{\phi}{A}\to F=i\phi\]\[A:단면적\]
\[\overrightarrow{F_{net}}∝i_{\phi2}\phi_{2}-i_{\phi 2}\phi_2\]\[=\Phi_1\Phi_2[\sin(\omega t+\theta)\cdot\cos\omega t-\sin\omega t\cdot\cos(\omega t +\theta]\]\[\sin A\cdot\cos B=1/2\{\sin(A-B)\}\]\[F_{net}=k\Phi_1\Phi_2\sin\theta\]

원찬이 Shaft에 mount되어 있다면, 위의 Frece는 Torque로 작용할 것이다

\[F_{net}=k\Phi_1\Phi_2\sin\theta\to T=K\Phi_1\Phi_2\sin\theta\]

두 개의 코일로 위상이 다른 자속을 만드는 방법은 하나는 전압형 코일과 전류형 코일을 이용하여 두 코일에 흐르는 전류의 위상이 다름을 이용하여 회전토크를 발생시킨다.

단일 전류코일로 위상이 다른 자속을 만드는 방법은 셰이딩 코일형이다.

유도형 계전기
\[I_1=I_{m1}\sin\omega t\to\Phi_1=\Phi_{m1}\sin\omega t\] \[I_2=I_{m2}\sin(\omega t+\theta)\to\Phi_2=\Phi_{m2}\sin(\omega t+\theta)\] \[T=K\Phi_1\Phi_2\sin\theta\]
유도형 계전기

[유도원판형] [가동철심형]

회전토크는 위상이 90°에서 최대, 0°에서 최소가 되며, 회전방향은 두 자속의 위상관계에 의해서 정해진다.

윗 식은 계전기의 동작토크에 해당하고, 계전기의 원하는 시점에 동작을 위해서 스프링 또는 전자력 등으로 억제력을 만들어 준다.

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