전기기사 13강

전기기기의 마지막 강은 동기기(동기발전기·전동기)와 정류기(파워일렉트로닉스)다.

동기기는 항상 동기속도로 회전하며, 발전소 발전기의 대부분을 차지한다.

이 강의 목표는 다음과 같다.

• 동기속도와 전압변동률을 안다.
• 위상특성(V곡선)과 병렬운전을 이해한다.
• 정류회로의 직류 출력을 계산한다.

1. 동기발전기

동기속도 Ns = 120·f/P로 회전하며, 전압변동률은

ε = (E − V)/V × 100

병렬운전 조건: 기전력 크기·주파수·위상·파형이 같아야 한다.

2. 위상특성(V곡선)

동기전동기는 여자(계자전류)를 조정해 역률을 제어한다.

• 과여자: 지상 → 진상(콘덴서처럼 동작).
• 부족여자: 지상 역률.

이 성질로 조상설비(역률 개선)에 쓰인다.

3. 정류회로

교류를 직류로 바꾼다. 직류 평균 출력:

• 단상 반파: Ed = 0.45·E
• 단상 전파: Ed = 0.90·E
• 3상 전파: Ed = 1.35·V(선간)

핵심 공식·용어

• 동기속도: Ns = 120f/P.
• 전압변동률: ε = (E−V)/V × 100.
• V곡선: 여자로 역률 제어(조상).
• 정류: 상수↑ → 직류↑·맥동↓.

예제

예제) 단상 전파 정류회로에 실효값 100V를 넣으면 직류 평균 출력 전압은?

해설) 단상 전파 정류의 직류 평균값은 Ed = 0.90·E = 0.90 × 100 = 90V. 단상 반파(0.45·E = 45V)의 2배로, 전파가 더 효율적이고 맥동도 작다.

샘플 문제

문) 동기전동기를 과여자로 운전할 때의 역률 특성은?

• (A) 지상 역률
• (B) 진상 역률(콘덴서처럼 동작)
• (C) 역률 1 고정
• (D) 역률과 무관

정답: (B). 동기전동기를 과여자하면 진상 역률로 동작해 계통에 무효전력을 공급한다. 이 성질을 이용해 역률을 개선하는 조상설비(동기조상기)로 쓴다.

정리

• 동기속도 Ns = 120f/P (항상 동기속도).
• 전압변동률 ε = (E−V)/V×100.
• V곡선: 여자 조정으로 역률 제어 → 조상.
• 정류: 반파 0.45E·전파 0.90E·3상 1.35V.

다음 강부터 회로이론 — 직류·교류 기초로 들어간다.