전기기기 요약

직류기, 동기기, 변압기, 유도전동기, 정류기기가 아닌 회전기와 정지기로 분류

⦁ 회전기 : 발전기, 전동기

⦁ 정지기 : 변압기, 정류기

 

 

발전기

⦁ 기계적 E → 전기적 E

⦁ 회전자가 회전, 원동기 → ★기전력

※ 발전기 앞단에 원동기가 달려있다.

 

 

전동기

⦁ 전기적 E → 기계적 E

⦁ 전원 → ★회전력(토크)

 

 

1. 발전기(기계적 E → 전기적 E)

	회전전기자형(직류기)	회전계자형(동기기)
고정자	계자(자속)	전기자
회전자	전기자(기전력)	계자

⦁ 계자 : 계자권선에 계자전류를 흘려 계자철심에 자속이 발생, 자속을 공급

⦁ 전기자 : 전기자철심에서 자속이 쇄교, 기전력이 전기자 권선에 유기

 

 

(1) 기전력의 파형을 개선하려면 전기자 권선법을 건드려라.

⦁ 직류기 : 고상권, 폐로권, 이층권

⦁ 동기기 : 분포권, 단절권

 

 

(2) 결국엔 ★유기기전력이 얼마가 나오냐?

⦁ 유기기전력 E= 단자전압 V + 회로 내 전압강하(IR, IZ)의 형태

 

 

(3) 발전기의 핵심인 유기기전력을 방해하는 ★전기자 반작용

⦁ 주자속이 감소하거나 자속이 불균형해져 기전력이 유기되는 것을 방해

 

 

(4) 발전기의 종류

직류 발전기

⦁ 자여자(잔류자속을 자기가 갖고 있거나)

⦁ 직권(전기자, 계자가 직렬), 분권(전기자, 계자가 병렬), 복권(전기자, 계자가 직, 병렬)

⦁ 타여자(아니면 밖에서 공급하거나)

 

동기 발전기(계자를 회전하기 때문에 직류 발전기와 다르다.)

⦁ 원동기에 따라 수차형, 터빈형, 엔진형(차량용, 건물 내 비상용 자가발전기)

 

 

(5) 발전기에서 공급하던 부하가 커졌다. 발전기를 큰 것을 사오는 게 아니고 발전기를 ★병렬로 연결해서 부하에 전력 공급한다.(부하에 전력을 공급하는 발전기와 변압기는 병렬운전을 한다.)

※ 전동기는? 전동기는 자체가 부하다.

 

 

(6) 전압변동률

⦁ 단자전압의 무부하 시와 부하 시의 차이

⦁ 무부하 시 단자전압은 기전력이다.(대입 가능)

 

 

2. 전동기

⦁ 전기적 E → 기계적 E

⦁ 전원 → ★회전(토크)

☞ 전동기는 항상 정지해있다. 정지된 전동기를 회전시키기 위해 큰 힘이 필요하며 정해진 속도의 회전을 위해 큰 힘(큰 전류)로 인한 과도현상이 존재, 과도현상의 가장 높은 전류를 기동전류라고 한다. 기동전류가 굉장히 크기 때문에 어떻게 제어할 것인가가 문제!

 

 

(1) 그래서 기동법

⦁ 직류 전동기

⦁ 동기 전동기(정속도) : 자기 기동이 어렵다. 그래서 기동 장치가 필요

⦁ 유도 전동기 : 농형과 권선형에 따라 분류

 

 

(2) 1차와 2차 전력변환이 필요하다.

☞ 직류전동기와 동기전동기는 회전자의 회전속도만 구하면 되기 때문에 전력변환을 할 필요가 없다. 하지만 유도전동기는 고정자에서 자속이 공급되어서 회전자의 회전이 이루어지는 형태이기 때문에 고정자와 회전자의 차이가 발생, 그 차이가 바로 슬립. 슬립이 있기에 회전 시 주파수나, 전력이 정지 시 주파수나 전력과 다르다, 슬립만큼의 전력변환 필요.

 

 

(3) 속도제어를 어떻게 할꺼냐

⦁ 직류 전동기 : 전압, 저항, 자속 변환으로 제어 가능

⦁ 동기 전동기 : 동기전동기는 주파수와 극수가 정해지면 속도제어를 할 수 가 없다.

⦁ 유도 전동기 : 주파수, 극수, 슬립 변환으로 제어 가능

결론은 속도식을 알고 있어야 한다.

 

 

(4) 제동법

⦁ 발전제동 : 전기자를 전원에서 분리하면 발전기로 전환되어 발생되는 전력을 저항에서 소모

⦁ 회생제동 : 발생된 전력을 전원으로 되돌리는 방식

⦁ 역전제동 : 역토크를 만들어 낸다. 직류기는 전기자 접속을 변경, 유도기는 3상이면 3선 중 2선을 접속을 변경(유도기의 경우 역상제동이라고도 함.)

 

 

3. 변압기

⦁ 권수비 → ★기전력(1, 2차의 유기되는) → 전압 → 전류 → 임피던스

 

(1) 유기기전력

 

 

(2) 철심과 권선

⦁ 철심 규소강판에 성층 철심

(철손 : 히스테리시스손, 와류손)

⦁ 권선

(동손)

 

 

(3) 등가회로를 그려서 %강하를 만들어 낸다.

⦁ 등가회로 : 무부하시험(철손과 어드미턴스), 단락시험

⦁ %강하를 만들어 내는 이유 : 전압변동률을 구하기 위해

⦁ 전압변동률은 무부하 시와 부하 시의 차이

※ 이 때 2차측의 전압으로 계산하는 이유는 변압기의 부하는 2차측에 걸린다.

 

 

(4) 3상 공급 위한 결선

⦁ 3상 변압기는 외철형, 내철형

⦁ 단상 변압기 2대는 V결선, 3대는 Y, ∇결선, 그럼 4대는? 2대씩 V결선 한다.

 

 

(5) 상수 변환

⦁ 왜 변환하는가?

3상에서 2상으로 바꾸면 전원전압이 안정화 된다.

3상에서 6상으로 예를 들어 Y결선의 경우 선간전압과 상전압이 크기가 같아진다.

 

 

(6) 병렬운전조건

 

 

(7) 손실과 효율

⦁ 전부하 시 : 철손과 동손이 같으면 부하를 다 걸어서 쓴다.

⦁ 1/m부하 시 : 철손과 동손이 다르면 효율이 최대가 될 때가 1/m 부하 시일 때다

 

 

(8) 보호설비

⦁ 비율차동계전기

⦁ 브흐홀쯔계전기

 

 

4. 정류기

⦁ 반도체 소자

다이오드 : 정류

트랜지스터 : 증폭

SCR : 제어, 증폭

 

 

⦁ 다이오드를 이용한 정류회로

단상 반파정류

★단상 전파정류

3상 반파정류

3상 전파정류

 

 

⦁ 컨버터, 인버커, 사이클로컨버터, 초퍼