단락비⁕

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동기발전기 ✶

단락비

전력계통에서 단락전류의 특성과 동기발전기의 리액턴스 관계를 설명하시오.

발전기의 단락비는 직축 동기리액턴스 Xd의 역수와 동일함을 포화 및 단락 곡선을 이용하여 증명하고, 단락비가 큰 발전기의 특징과 장단점을 기술하시오.

발전기의 단락비가 구조 및 성능에 미치는 영향에 대하여 설명하시오.

발전기 특성곡선

1) 무부하특성 곡선

회전속도 일정, 무부하 상태에서 계자전류(If)와 단자전압(V)과의 관계

계자전류를 증가시키면 철심의 포화특성에 의해서 단자전압이 증가하지 못하고 포화하는 특성이 나타남.

2) 단락특성 곡선

회전속도 일정, 전기자 3상 단락조건에서 계자전류(If)와 단락전류(Is)와의 관계

전기자 권선이 단락상태이므로 저항이 무시되는 리액턴스 회로에 가깝다. 그러므로 계자자속과 전기자 자속은 거의 180° 위상차가 발생하게 되므로 대부분의 자속은 상쇄되어 철심의 포화는 나타나지 않는다. 그러므로 계자전류를 증가시키면 전기자 전류는 선형적인 특성이 나타남.

3) 특성 곡선

동기 임피던스(Zs)

단락비(Ks) :
Short Circuit Ratio(SCR)

단락비는 정격전압을 만드는데 소요되는 계자전류(If1)와 정격전류를 흘리는데 소요되는 계자전류(If2)의 비로 나타낸다.

If1:무부하시정격전압을유지하기위해인가하는여자전류,
If2:3상단락시정격전류를유지하기위해인가하는여자전류

1) 단락비는 Zs[pu]와 역수 관계

2) 단락비 특성

정격용량과 정격전압이 동일한 경우라도 단락비에 의해서 발전기의 구조 및 성능에 영향을 미친다.

	단락비 大	단락비 小
동기 임피던스	소	대
전기자 반작용	소	대
전압 변동률	소	대
단락 전류	대	소
안정도	향상
구조 및 특성	철기계(무겁고, 고가), 철손증대효율감소	동기계(가볍고, 저가) 효율증가
발전기 자기여자	송전선로 충전용량 증가
적용	수차발전기(돌극기): 0.9~1.2	터빈발전기(원통형): 0.5~0.8

단락비가 큰 경우 철기계가 되는 이유

……… 동일 정격용량 및 전압조건

1) 단락비가 큰 발전기는 동기 리액턴스(Xs)가 작다. 그것은 전기자 반작용자속(Φa)이 작다는 것을 의미한다.

Ks(大) -> Xs = Xa+Xl ≃ Xa(小) -> Φa(小)

2) 전기자 기자력(Fa = Φa R) 감소

Fa = NaIa ->전기자 권수(Na) 감소……… 동일 정격용량(Ia일정)

3) 전압을 일정한 값이 되려면 계자자속(Φf)가 증가

4) 큰 자속을 얻기 위해서는 계자철심 면적 증가 (Φf = BfA)시켜야 한다.
Bf(자속밀도)는 재료에 의해서 한계가 있으므로(1.2~2.2 [T])
Φf를 증대시키기 위해서는 철심의 면적을 증가시켜야 한다. 상대적으로 철심의 양이 많아지는 철기계

★동기발전기
동기발전기의 구조와 원리
동기발전기의 전기자 반작용
계자전류와 전기자 전류 관계
발전기 출력가능 곡선
발전기 진상운전
계통주파수 저하시 설비의 영향
단락비
발전기의 자기여자
발전기의 계통병입
발전기의 유효전력 및 무효전력 분담
제동권선