개념 한 쪽
전기공사기사 유도발전기 — 슬립이 0보다 작은 운전과 무효전력
유도발전기 세트는 3상 유도전동기의 슬립이 0보다 작은 경우의 동작, 유도발전기가 외부 무효전력을 필요로 하는 까닭, 풍력 발전용 유도발전기의 단점, 회생제동을 묻는다. 슬립에 따른 회전자 주파수 계산과 선형전동기의 뜻도 묻는다.
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뜻
유도전동기의 슬립이 0보다 작다는 것은 회전자가 동기속도보다 빠르게 도는 상태다. 이때 기계는 전동기로 힘을 내는 대신 유도발전기로 동작하여 전기를 만들어 낸다.
유도발전기는 직류 여자를 따로 넣지 않고 외부 계통과 상호작용하여 전력을 만든다. 스스로 무효전력을 만들지 못하므로 전력계통이나 축전기 같은 외부 무효전원이 있어야 발전이 가능하다. 그래서 유도발전기는 혼자서 단독 운전을 하기 어렵다. 회전자에 직류를 공급한다는 설명은 틀린 설명이다.
풍력 발전에 쓰이는 유도발전기의 단점은 외부에서 무효전력을 받아야 한다는 점, 효율이 낮다는 점, 역률이 낮다는 점이다. 역률이 높다는 것은 단점이 아니다.
회생제동은 유도전동기를 전원에 접속한 상태에서 동기속도 이상으로 운전하여 유도발전기로 동작시키고, 발생한 전력을 전원에 반환하면서 제동하는 방법이다.
회전자에 유도되는 전압과 주파수는 슬립에 비례한다. 회전자 주파수는 f2 = s·f1이다. 4극 60Hz에서 동기속도 1800rpm이고 회전수가 1740rpm이면 슬립이 60÷1800인 1/30이므로 회전자 주파수는 2Hz다. 6극에서 회전수가 1150rpm에서 1100rpm으로 떨어지면 슬립이 두 배가 되어 회전자 유도기전력의 주파수도 두 배가 된다.
선형전동기는 회전형 유도전동기의 회전운동을 직선운동으로 바꾼 전동기이다.
예제
출제 패턴은 세 가지다. ① 슬립이 0보다 작은 상태 — 회전자가 동기속도보다 빨라 발전 동작을 하며, 외부 무효전원이 필요하고 단독 운전은 어렵다. ② 풍력용 단점 — 무효전력이 필요하고 효율과 역률이 낮으며, 역률이 높다는 것은 단점이 아니다. ③ 회생제동 — 동기속도 이상에서 유도발전기로 동작해 발생 전력을 전원에 반환한다.
④ 슬립 주파수형 — f2=s·f1이다. 1800rpm 동기의 1740rpm이면 슬립 1/30, 주파수 2Hz이고, 슬립이 두 배가 되면 회전자 주파수도 두 배가 된다. ⑤ 구조형 — 선형전동기는 회전운동을 직선운동으로 바꾼 유도전동기다.
자주 묻는 물음
- 유도전동기의 슬립이 0보다 작으면 어떻게 되나요?
- 회전자가 동기속도보다 빨라져 유도발전기로 동작합니다.
- 유도발전기가 혼자서 운전하기 어려운 이유는?
- 스스로 무효전력을 만들지 못해 전력계통이나 축전기 같은 외부 무효전원이 필요하기 때문입니다.
- 풍력용 유도발전기의 단점이 아닌 것은?
- 역률이 높다는 것입니다. 실제로는 역률이 낮은 것이 단점입니다.
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