동기기의 난조와 제동권선
1 출제 포인트 — 이렇게 나옵니다
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2 쉬운 설명
난조는 동기기에서 부하가 급히 바뀔 때 부하각과 회전속도가 정해진 값 둘레에서 되풀이해 진동하는 현상이다. 부하각은 단자전압과 내부 유도기전력 사이의 위상각이다.
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난조의 원인으로 꼽는 것은 원동기의 조속기 감도가 너무 예민한 경우, 원동기의 토크에 고조파가 포함된 경우, 전기자 회로의 저항이 너무 큰 경우이다. 병렬운전 중인 발전기에서는 부하가 갑자기 크게 변하는 경우도 난조의 원인으로 든다. 조속기는 원동기의 회전속도가 일정하게 유지되도록 조절하는 장치이다. 「자속의 분포가 기울어져 자속의 크기가 감소한 경우」는 원인으로 꼽는 조건에 들지 않고, 「전기자 회로의 저항이 상당히 작은 값인 경우」는 원인을 거꾸로 적은 보기이다.
제동권선은 회전자 자극 표면에 박은 구리 막대를 양 끝에서 단락시킨 권선이다. 회전자 속도가 동기속도에서 어긋나려 하면 이 권선에 전류가 흘러 어긋남을 되돌리는 힘이 생기므로 난조를 막는다. 난조를 막는 대표적인 방법이 회전자 자극 표면에 제동권선을 다는 것이다.
제동권선의 효과를 정리한다. 동기 발전기와 동기 전동기 모두 난조 방지이고, 송전선의 불평형 단락 때 생기는 이상전압도 줄인다. 동기 발전기 문항에서는 「불평형 부하 시의 교류, 전압 파형의 개선」도 효과로 든다. 동기 전동기에서는 시동할 때 유도전동기의 농형 권선처럼 작용해 기동 토크를 만든다. 「과부하 내량의 증대」는 발전기 문항과 전동기 문항 모두에서 제동권선의 효과가 아니다.
동기 전동기는 스스로 기동하지 못하고 제동권선이 기동을 돕는다. 멈춰 있을 때는 회전자계(고정자가 만드는 돌아가는 자기장)가 너무 빨리 지나가서 평균 토크가 0 이기 때문이다. 제동권선이 농형 권선처럼 전류가 흘러 토크를 만들어 속도를 올려 주고, 동기속도에 이르면 회전자가 회전자계에 맞춰 돈다. 이름의 「제동」은 멈추게 한다는 뜻이 아니라 흔들림을 눌러 준다는 뜻으로 이해하면 된다.
3 이 개념이 나온 기출문제
해설·법령 근거까지 가입 없이 보실 수 있습니다. 최신 5개년 문항은 여기 나오지 않습니다.
4 체크리스트 + 암기팁
- 제동권선의 효과가 아닌 것으로 나오는 보기는 「과부하 내량의 증대」이다. 동기 전동기 문항과 동기 발전기 문항 모두에서 효과가 아닌 항목으로 답이 된다.
- 동기 전동기 제동권선의 효과를 고르는 문항의 답은 「기동 토크의 발생」(농형 권선처럼 작용)이다. 「정지시간의 단축」, 「출력 전압의 증가」, 「과부하 내량의 증가」는 효과가 아니다. 출력 전압은 계자전류와 속도로 정해지는 발전기의 양이다.
- 동기 발전기 제동권선의 주요 작용은 「난조방지작용」이다. 「제동작용」, 「시동권선작용」, 「자려작용」(선로의 충전전류가 발전기의 여자로 작용해 전압이 오르는 현상)은 정답이 아니다. 같은 권선이 전동기에서는 기동 때 회전력을 만든다.
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- 제동권선이 내는 효과는 난조 방지, 송전선 불평형 단락 시 이상전압 방지이고, 동기 발전기 문항에서는 불평형 부하 시의 전압 파형 개선이, 동기 전동기 문항에서는 기동 토크 발생이 더해진다.
- 난조의 원인은 조속기 감도가 너무 예민함, 원동기 토크의 고조파, 전기자 회로의 저항이 너무 큼, 부하의 급변이다. 막는 대표적인 방법은 회전자 자극 표면의 제동권선이다.
- 난조의 원인이 아닌 것으로 나오는 보기는 「자속의 분포가 기울어져 자속의 크기가 감소한 경우」와 「전기자 회로의 저항이 상당히 작은 값인 경우」이다. 원인으로 꼽는 보기를 하나씩 지우면 답이 남는다.