개념 한 쪽
전기공사기사 직류발전기의 운전 — 단자전압 조정과 발전기·전동기 전환
직류발전기의 운전 세트는 출력이 바뀔 때 단자전압과 유기기전력을 다시 구하는 계산, 계자회로의 외부저항으로 계자권선 저항을 구하는 계산, 같은 전기자전류·단자전압에서 발전기를 전동기로 돌릴 때 회전수를 구하는 계산, 단자전압 조정 방법, 과복권발전기, 용접용 발전기의 특성, 계자권선 연결 방식, 잔류자기 없이 발전할 수 있는 발전기를 묻는다.
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뜻
발전기의 운전 상태가 바뀌면 유기기전력을 다시 계산한다. 분권발전기에서는 먼저 단자전압과 계자저항으로 계자전류를 구하고, 부하전류를 더해 전기자전류를 낸다. 그 전기자전류로 전압강하를 계산해 단자전압에 더하면 유기기전력이 나온다. 정격 100kW, 230V, 전기자 회로저항 0.05Ω, 계자 회로저항 57.5Ω인 자여자식 분권 발전기가 정격전압 전부하에서 운전할 때 유기전압은 약 252V다.
계자회로에 외부저항을 넣은 경우에는 전압을 전류로 나누어 회로 전체 저항을 구하고, 거기서 외부저항을 빼면 계자권선 자체의 저항이 나온다.
발전기를 전동기로 사용할 때는 유기기전력의 부호가 바뀐다. 발전기일 때는 단자전압에 전기자 전압강하를 더하고, 전동기일 때는 단자전압에서 전기자 전압강하를 뺀다. 전기자에 생기는 전압은 회전속도에 비례하므로, 두 상태의 유기기전력을 비교해 회전수를 비례식으로 구한다.
직류발전기의 단자전압은 계자회로의 저항을 바꾸어 조정한다. 자계를 만드는 계자회로의 저항을 바꾸면 자속이 변해 단자전압이 달라진다.
발전기 종류에 따라 운전 특성이 갈린다. 전부하일 때 단자전압이 무부하일 때보다 높아지는 발전기는 과복권발전기다. 용접용 직류발전기에서는 전류가 크게 변하지 않게 하는 특성이 가장 중요하다. 계자권선이 전기자에 병렬로만 연결된 직류기는 분권기이고, 잔류자기가 없어도 발전할 수 있는 발전기는 따로 여자기를 가진 타여자 발전기다.
예제
출제 패턴은 세 가지다. ① 운전 계산 — 계자전류와 부하전류로 전기자전류를 구해 전압강하를 더하고, 발전기와 전동기의 전압강하 부호를 바꾸어 회전수를 비교한다. ② 단자전압 조정 — 계자회로 저항을 바꾼다. ③ 종류별 운전 — 과복권은 전부하 단자전압이 더 높고, 용접용은 전류가 일정한 특성이 중요하며, 타여자 발전기는 잔류자기 없이도 발전한다.
자주 묻는 물음
- 직류발전기의 단자전압은 무엇을 조정해 바꾸나요?
- 계자회로의 저항입니다. 계자회로 저항을 바꾸면 자속이 변해 단자전압이 달라집니다.
- 발전기를 전동기로 사용할 때 유기기전력은 어떻게 달라지나요?
- 발전기일 때는 단자전압에 전기자 전압강하를 더하고, 전동기일 때는 단자전압에서 전기자 전압강하를 뺍니다.
- 잔류자기가 없어도 발전할 수 있는 발전기는?
- 따로 여자기를 가진 타여자 발전기입니다. 외부에서 먼저 자화하면 바로 발전을 시작할 수 있습니다.
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