동기전동기의 위상특성곡선(V곡선)

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1 출제 포인트 — 이렇게 나옵니다

38회 시험 중에서 13번 나왔습니다

2010~2022년 기출 38회 시험 기준

출제 회차 2010년 2차 · 2011년 3차 · 2013년 1차 · 2014년 1차 · 2014년 2차 · 2015년 1차 · 2015년 2차 · 2017년 3차 · 2018년 1차 · 2018년 2차 · 2019년 1차 · 2020년 1차 · 2020년 2차

2 쉬운 설명

동기전동기의 위상특성곡선(V곡선)은 공급전압과 부하(출력)를 일정하게 두고 계자전류를 바꿔 가며 전기자전류가 어떻게 변하는지를 그린 곡선이다. 모양이 알파벳 V 자를 닮아서 V곡선이라고도 한다.

5문단 · 상세한 내용보기접어서 간단히 보기

가로축은 계자전류 $I_{f}$ , 세로축은 전기자전류이다. 문항에 따라 전기자전류를 $I$ 또는 $I_{a}$ 로 적으며 같은 양이다. 이 장에서는 $I_{a}$ 로 쓴다. 계자전류는 문항에 따라 여자전류라고도 적는다.

곡선의 맨 아래 점에서 전기자전류가 가장 작고 역률이 1 이다. 계자전류가 그 점보다 작은 쪽은 부족여자로 뒤진(지상) 역률, 큰 쪽은 과여자로 앞선(진상) 역률이 된다. 일정한 부하를 걸고 계자전류를 0 A 에서 계속 늘리면 $I_{a}$ 는 줄다가 최솟값을 지난 뒤 다시 늘어난다. 줄어드는 구간은 뒤진 역률이고 늘어나는 구간은 앞선 역률이다.

부하가 커지면 같은 계자전류에서도 전기자전류가 더 커지므로 곡선 전체가 위로 올라간다. 각 곡선의 바닥이 역률 1 인 점이고, 무부하 곡선이 가장 아래에 그려진다.

부하가 줄면 역률 1 이 되는 계자전류도 작아진다. 그래서 전부하에서 역률 1 이 되도록 계자전류를 맞춘 뒤, 공급전압과 계자전류를 그대로 두고 전부하 이하로 운전하면 그 계자전류는 줄어든 부하에 비해 큰 값이 되어 과여자가 된다. 앞선 전류가 흐르고, 부하가 작아질수록 앞선 정도가 커져 역률은 낮아진다.

동기전동기는 계자전류로 역률을 1 로 맞추거나 진상으로도 만들 수 있어 역률이 가장 좋은 전동기이다. 유도 전동기는 자화 전류를 전원에서 받아 지상 역률이 되고, 반발 기동 전동기와 교류 정류자 전동기는 동기전동기처럼 역률을 1 이상으로 조정할 수 없다. 과여자로 운전하면 콘덴서처럼 앞선 무효전류를 공급해 역률 개선에도 쓰인다.

3 이 개념이 나온 기출문제

해설·법령 근거까지 가입 없이 보실 수 있습니다. 최신 5개년 문항은 여기 나오지 않습니다.

4 체크리스트 + 암기팁

암기팁 동기전동기: 부족여자 = 뒤진 전류, 과여자 = 앞선 전류, 역률 1 에서 전기자전류 최소.

암기팁 동기전동기 = 정속도 · 기동 토크 작음 · 계자전류로 역률 조정.

함정 주의 역률 1 은 전기자전류가 가장 작은 점이다. 그 점에서 여자전류를 늘려도 줄여도 전기자전류는 줄지 않고 늘어난다.

V곡선은 공급전압과 부하가 일정할 때 계자전류의 변화에 대한 전기자전류의 변화를 나타낸 곡선이다. 계자전류를 일정하게 두고 전기자전류와 출력의 관계를 본 것, 역률을 일정하게 둔 것은 V곡선이 아니다.
공급전압과 부하를 일정하게 두고 역률 1 로 운전하는 동기전동기에는 앞선 전류도 뒤진 전류도 없다. 여기서 여자전류를 늘리면 과여자가 되어 뒤진 전류가 줄어드는 것이 아니라 앞선 무효전류가 새로 생기고 전기자전류는 증가한다. 줄여도 뒤진 전류가 생겨 전기자전류는 증가한다. 역률 1 이 전기자전류의 최소점이기 때문이다.
부족여자(계자전류가 역률 1 인 값보다 작음)는 뒤진 전류·뒤진 역률, 과여자(큰 값)는 앞선 전류·앞선 역률이다. 전기자전류가 줄어드는 구간을 앞선 역률로, 늘어나는 구간을 뒤진 역률로 거꾸로 짝짓지 않는다.

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부하가 클수록 V곡선은 위, 무부하 곡선이 맨 아래이다. 계자전류를 고정한 채 부하만 줄이면 과여자가 되어 앞선 역률이 되고, 역률 1 에서 멀어지므로 부하가 줄수록 역률은 낮아진다.
역률이 가장 좋은 전동기를 고르는 문항에서는 동기전동기를 고른다. 농형 유도 전동기는 자화 전류 때문에 역률이 1 보다 낮은 지상 역률이고, 반발 기동 전동기와 교류 정류자 전동기는 동기전동기처럼 역률을 1 이상으로 조정할 수 없다.
동기전동기 설명에서는 역률 조정이 가능하다는 보기가 옳고 「역률을 조정할 수 없다」는 틀리다. 기동 토크가 크다는 보기, 가변속 전동기라는 보기(정속도), 공극이 매우 작아 보수가 어렵다는 보기(공극은 유도기보다 큼)도 틀리다.

5 예제 — 이 개념, 실제로 이렇게 나왔습니다

2013년 1차 전기기기 42번 — 역률이 가장 좋은 전동기다음 전동기 중 역률이 가장 좋은 전동기는?옳은 것 고르기해설 보기 →2017년 3차 전기기기 44번 — 동기전동기 설명으로 옳은 것동기 전동기에 대한 설명으로 옳은 것은?옳은 것 고르기해설 보기 →2020년 1차 전기기기 56번 — 역률 1 에서 여자전류 증가동기전동기의 공급전압과 부하를 일정하게 유지하면서 역률을 1로 운전하고 있는 상태에서 여자전류를 증가시키면 전기자전류는?옳은 것 고르기해설 보기 →

6 이론 근거 — 정의가 곧 정답입니다항목 11개 · 눌러서 펼치기눌러서 닫기

동기 전동기의 특성

동기 전동기는 계자 전류를 가감하여 역률을 앞서거나 뒤지게 조정할 수 있고, 기동 토크가 작아 기동 장치가 필요하다.

출처: 기출 해설의 이론 근거 · 이 개념 기출 15문항 중 2문항이 인용

동기전동기의 위상 특성

출력이 일정할 때 계자전류를 바꾸면 전기자전류와 역률이 함께 변하고, 전기자전류가 최소인 점에서 역률이 1 이다.

출처: 기출 해설의 이론 근거 · 이 개념 기출 15문항 중 2문항이 인용

동기전동기의 위상특성

공급전압과 부하가 일정할 때 계자전류를 바꾸면 전기자전류와 역률이 달라지며, 전기자전류 최소점이 역률 1 이다.

출처: 기출 해설의 이론 근거 · 이 개념 기출 15문항 중 2문항이 인용

동기 전동기의 계자 전류와 역률

계자 전류를 조절하면 전기자 전류의 위상이 바뀌어 역률을 지상, 1, 진상으로 바꿀 수 있다.