동기전동기 이상현상*

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동기전동기 기동방법

목차(동기전동기 이상현상)

1️⃣자기여자 현상

1)정의

  • 무부하로 운전하는동기 발전기를 장거리 송전선로 등에 접속한 경우 선로의 충전용량(진상전류)에 의한 전기자 반작용(증가작용)이나 무부하 동기 발전기의 잔류자기로 인하여 송전선로에 충전전류가 흐르게 된다
  • 미소 전압 발생 시 송전선로의 정전 용량 때문에 흐르는 진상전류에 의해 발전기가 스스로 여자되어 전압이 상승하는 현상

2)발생원인

  • 정전용량에 의한 진상전류

3)방지대책

  • 동기조상기 설치
  • 분로리액터 설치
  • 발전기 및 변압기의 병렬 운전
  • 단락비를 크게 할 것

2️⃣난조 현상(hunting)

1)정의

  • 동기기가 부하 변동에 의해 속도가 변하면서 발생하는 진동 현상입니다

2)발생원인

  • 부하변동이 심한 경우
  • 관성모멘트가 작은 경우
  • 조속기가 너무 예민한 경우
  • 계자에 고조파가 유기된 경우

3)방지대책

  • 계자의 자극면에 제동권선 설치
    • 동기기의 회전자 또는 계자 자극 표면에 슬롯을 파고 단락권선(제동권선)설치
    • 유도전동기의 농형권선과 같은 권선을 두어 자극에 슬립이 생겼을 때 난조에 의해 발생하는 슬립 주파수의 전류가 이 권선에 흘러 진동을 제동하는 역할을 한다.
  • 관성모멘트를 크게 할 것
    • 플라이 휠을 붙이면 전동기의 자유진동 주기가 길어져 난조 발생을 억제한다
  • 조속기의 성능을 너무 예민하지 않도록 할 것
    • 동기 발전기의 경우 조속기의 감도를 너무 예민하지 않게 한다
  • 동기 리액턴스감소
    • 동기 리액턱스를 작게 하고, 동기화력을 크게 하면 난조를 방지할수있음
  • 고조파의 제거(단절권, 분포권)

3️⃣안정도

1)정의

  • 불변부하 또는 극히 서서히 증가하는 부하에 대해여 계속적으로 송전할 수 있는 능력을 정태안정도와 계통에 갑자기 고장사고와 같은 급격한 외란이 발생하였을 때에도 탈조하지 않고 새로운 평형상태를 회복하여 송전을 계속할 수 있는 능력을 말한다

2)대책

  • 단락비를 크게 할것
  • 동기임피던스(리액턴스)를 작게 할 것
  • 관성모멘트를 크게 할 것(회전자의 플라이 휠 효과를 크게 할 것)
  • 조속기의 동작을 신속하게 할 것
  • 속응 여자 방식을 채용할 것
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목차(동기전동기 이상현상)

💯기출문제

○F03.동기기의 난조방지에 대하여 설명하시오

●F07.동기전동기의 토크와 부하각 특성 및 안전운전 범위에 대하여 설명하시오

동기전동기의 토크와 부하각

동기전동기는 회전 자기장과 회전자의 자기장이 동기화되어 회전하는 전동기입니다. 이때, 회전자의 자기장이 고정자의 회전 자기장에 대해 약간 뒤쳐지는 각도를 부하각(δ)이라고 합니다. 부하각은 동기전동기의 토크와 밀접한 관련이 있습니다.

  • 토크: 동기전동기의 토크는 회전자와 고정자 사이의 자기 인력에 의해 발생하며, 부하각이 커질수록 토크도 증가합니다.
  • 부하각: 부하가 증가하면 회전자의 자기장이 더 뒤쳐지게 되어 부하각이 커집니다.

부하각과 토크의 관계는 동기전동기의 V곡선으로 나타낼 수 있습니다. V곡선은 부하각에 따른 토크의 변화를 나타내는 곡선으로, 부하각이 커질수록 토크가 증가하다가 어느 시점부터는 토크가 감소하는 형태를 보입니다.

토크와 부하각 측정 방법

동기전동기의 토크와 부하각을 측정하는 방법은 다음과 같습니다.

  1. 토크 측정:
    • 토크미터: 동력계를 이용하여 직접 토크를 측정합니다.
    • 전류 및 전압 측정: 고정자 전류와 전압을 측정하여 간접적으로 토크를 계산할 수 있습니다.
  2. 부하각 측정:
    • 특수 계측기: 부하각 측정기를 사용하여 직접 측정합니다.
    • 전압과 전류의 위상차: 고정자 전압과 전류의 위상차를 측정하여 부하각을 계산할 수 있습니다.

안전 운전 범위

동기전동기의 안전 운전 범위는 다음과 같은 요소들을 고려하여 결정됩니다.

  • 정격 전압: 동기전동기의 정격 전압을 초과하지 않아야 합니다.
  • 정격 전류: 동기전동기의 정격 전류를 초과하지 않아야 합니다.
  • 정격 주파수: 동기전동기의 정격 주파수에서 운전해야 합니다.
  • 최대 토크: 동기전동기의 최대 토크를 초과하지 않아야 합니다.
  • 최대 부하각: 동기전동기의 최대 부하각을 초과하지 않아야 합니다.
  • 온도 상승: 동기전동기의 온도 상승이 허용 범위를 넘지 않아야 합니다.

안전 운전을 위한 주의 사항

  • 과부하 방지: 동기전동기에 과도한 부하가 걸리지 않도록 주의해야 합니다.
  • 단락 보호: 단락 사고 발생 시 전동기를 보호하기 위한 장치를 설치해야 합니다.
  • 절연 상태 점검: 주기적으로 절연 상태를 점검하여 누전이나 접지 불량을 방지해야 합니다.
  • 냉각 시스템 점검: 냉각 시스템의 정상 작동을 확인하여 과열을 방지해야 합니다.
  • 진동 점검: 이상 진동 발생 시 원인을 파악하고 조치해야 합니다.

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목차(동기전동기 이상현상)

🌐V1008Z24


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