전기기사 전기기기 이론: 03-04 동기 전동기

전기기사 전기기기 이론: 03-04 동기 전동기

1. 서론

동기 전동기는 주파수와 극수에 따라 항상 일정한 속도로 회전하며, 전력 시스템에서 효율적인 전력 변환 및 무효 전력 조정 기능을 갖춘 중요한 전동기입니다.

동기 전동기의 특징, 주요 용도, 기동 방법, 제동권선의 역할 등을 이해하는 것은 전기기사 시험 대비에서 매우 중요합니다.

이번 포스팅에서는 동기 전동기의 핵심 개념을 정리하겠습니다.

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2. 본론

2.1 동기 전동기의 특징과 용도

특징

동기 전동기는 일정한 주파수로 운전되며, 동기 속도로 회전하여 부하 변화에 상관없이 일정한 속도를 유지합니다.

또한, 부하에 따라 무효 전력을 공급하거나 흡수하는 조상 기능을 통해 전력 시스템의 전압 안정화에도 기여할 수 있습니다.

용도

동기 전동기는 주로 공장 및 발전소의 전력 보정 및 전압 안정화 용도로 사용됩니다.

고정된 속도가 요구되거나, 무효 전력을 조정하여 시스템의 전압 변동을 완화하는 용도로도 많이 사용됩니다.

2.2 동기 전동기의 기동법

동기 전동기는 스스로 기동하기 어려운 특성이 있어, 주로 외부 동력원을 사용하여 기동 보조 장치를 이용합니다.

기동 방법에는 여러 가지가 있으며, 주요 방법은 다음과 같습니다:

• 감속 기동: 유도 모터와 연결하여 감속 운전 후 동기 속도에 도달하면 동기 전동기로 전환하는 방식입니다.

• 댐퍼 권선 기동: 동기 전동기 회전자에 댐퍼 권선을 설치하여 유도 모터처럼 기동 후, 동기 속도로 전환되면 동기 전동기로 전환됩니다.

• 외부 기동 장치: 별도의 기동기를 통해 동기 전동기를 동기 속도로 끌어올린 후 전력을 공급하는 방식입니다.

2.3 제동권선의 역할

제동권선(댐퍼 권선)은 회전자에 설치되어 있으며, 주요 역할은 전동기가 과부하나 급격한 부하 변동에 따라 실추 현상이 발생하지 않도록 안정적인 운전을 보조하는 것입니다.

댐퍼 권선은 초기 기동 시 유도 모터처럼 기동을 돕고, 운전 중 급격한 부하 변동 시 발생할 수 있는 진동을 억제하여 전동기의 안정성을 높입니다.

2.4 동기 와트와 동기 화력

동기 와트

동기 와트는 동기 전동기가 공급하는 유효 전력을 의미합니다.

즉, 동기 전동기가 실제로 작업을 수행하는 데 소모되는 전력으로, 동기 와트가 높을수록 효율적인 운전이 가능합니다.

동기 화력

동기 화력은 동기 전동기가 무효 전력을 조정하는 능력을 나타냅니다.

무효 전력은 전동기가 전력 시스템의 전압을 안정화하고 조상 기능을 수행하는 데 사용됩니다.

동기 전동기는 필요에 따라 무효 전력을 공급하거나 흡수할 수 있어, 전력 시스템에서의 활용도가 높습니다.

2.5 동기 조상기

동기 조상기는 무효 전력을 공급하거나 흡수하여 전력 시스템의 전압 변동을 안정화시키는 장치로, 주로 동기 전동기를 이용합니다.

동기 조상기는 진상 조상기와 지상 조상기로 나뉘며, 각각 용량성 및 유도성 부하에 따라 무효 전력을 조정합니다.

• 진상 조상기: 계자 전류를 증가시켜 무효 전력을 공급하고, 전압을 상승시키는 역할을 합니다.

• 지상 조상기: 계자 전류를 줄여 무효 전력을 흡수하고, 전압을 하락시키는 역할을 합니다.

이와 같은 조상 기능을 통해 동기 전동기는 전력 시스템의 전압 안정성을 확보할 수 있습니다.

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3. 결론

동기 전동기는 고정된 속도로 운전하며 전력 시스템의 전압을 조정하고 안정화하는 데 중요한 역할을 합니다.

기동법, 제동권선, 동기 와트와 화력, 조상 기능을 이해하면 동기 전동기의 구조와 운용 방식에 대한 깊이 있는 이해가 가능해집니다.

전기기사 시험 대비에서 이러한 주요 개념들을 정확히 이해하고 활용할 수 있기를 바랍니다.

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4. Q&A

Q1: 동기 전동기가 고정된 속도로 운전하는 이유는 무엇인가요?

A1: 동기 전동기는 주파수와 극수에 의해 결정된 동기 속도로 일정하게 회전하기 때문입니다.

Q2: 제동권선의 주요 역할은 무엇인가요?

A2: 제동권선은 기동 시 유도 전동기처럼 기동을 돕고, 운전 중 부하 변동에 따른 진동을 억제하여 안정성을 유지합니다.

Q3: 동기 조상기의 진상 조상기와 지상 조상기의 차이는 무엇인가요?

A3: 진상 조상기는 무효 전력을 공급하여 전압을 상승시키고, 지상 조상기는 무효 전력을 흡수하여 전압을 하락시킵니다.

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