Top 14 단락 비 Quick Answer

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[에듀피디] 전설남이 알려주는 전기의 모든 것! 25강 단락비

단락 비

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Summary of article content: Articles about 단락 비 전류의 비를 ‘단락비’라고 한다. 여기서 무부하 시험과 3상 단락시험은 다음과 같다. … ⊙ 동기발전기의 정격속도에서 무부하(부하 개방)로 운전하는 시험 … …
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Summary of article content: Articles about 데이터베이스 오류입니다 단락비는 정격전압을 만드는데 소요되는 계자전류(If1)와 정격전류를 흘리는데 소요되는 계자전류(If2)의 비로 나타낸다. Ks= … …
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데이터베이스 오류입니다

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Summary of article content: Articles about 단락비(전기기사 단답) 단락비 파트도 시험에서 심심치 않게 볼수 있습니다. 주로 단락비가 클때 크기( ) , 안정도( ), 효율( ), 전압 변동률( ). …
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Summary of article content: Articles about 단락비의 물리적의미 – 기관1-2급면접문제자료실 – PC사랑방 단락비가 크다라는 말은 단락비의 분자가 크다는 말이고 정격전압이 유기될때의 계자전류가 크다라는 얘기이며 이것은 곧 계자철심이 포화되기 어렵고 … …
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Summary of article content: Articles about [동기기]5. 동기임피던스와 %Z 퍼센트 임피던스. ⦁ 단락비. “단락비가 크다”는 의미. 1. 퍼센트 임피던스가 작다. → 2. 동기 임피던스가 작다. → 3. 전기자반작용 리액턴스가 … …
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1. 동기기의 무부하, 단락시험

동기기의 기계적 파라미터값을 측정하기 위해 특성시험을 한다.

동기기의 특성 시험에는 무부하 전압시험과 단락전류 시험이 있다.

만약 동기기의 동기 임피던스를 구한다고 한다면 어떻게 할까?

임피던스는 저항과 리엑턴스로 구성되어 있으므로 저항과 리엑턴스를 측정해야 한다.

동기기를 실제 저항과 리액턴스를 실측하여 이를 합하여 동기임피던스를 구할 수도 있지만

실무적으로 쉽지 않은 일이다.

따라서 동기임피던스를 실측에 의해 측정하는 방법의 대안으로 특성시험을 통해

동기임피던스를 구하는 방법으로 특성시험을 하게 된다.

특성시험을 통하여 구한 동기임피던스는 전압변동률을 구하는데 중요한

요소가 된다.

동기기의 전압변동율을 측정해야 한다면,

직접 무부하 전압과 전부하 전압을 측정하여 전압변동율을 구할 수 있겠지만

전압변동율, 송전전압 변동율

동기임피던스의 값을 알게 되면 운전조건을 참조하여 전압변동율을 구할 수 있다.

이러한 동기임피던스값을 구하기 위해 개방회로시험과 단락회로 시험을 하게 된다.

개방회로 시험과 단락회로 시험을 통해 동기임피던스의 값을 구할 때는 실제

임피던스의 크기를 구하는 것보다 %임피던스(%Z)

즉, 정격전압 분의 임피던스 전압강하의 비율을 통해서 임피던스를 구하게 된다.

(1) 개방회로 시험

개방회로 시험은 부하측 회로를 개방한 상태에서 진행하는 시험이다.

시험조건은 회전자를 동기속도로 운전하는 상황에서 시험하게 된다.

부하단자회로를 개방한 상태에서 회전자의 회전속도를 동기속도까지 올리게 되면

전압은 무부하 포화곡선을 이루게 되고 결국 이 시험은 개방회로 즉 무부하 상태에서

계자전류와 전압간의 관계, 무부하 포화곡선을 얻는 것이 된다.

전기자권선의 출력단자는 개방되어 있으므로 출력단자에는 전류가 흐르지 않습니다.

따라서 출력단자 전압은 온전히 계자전류에만 영향을 받게 되고 동기기의 출력전압이

출력단자 전압이 되며 이 출력단자전압을 전압계를 이용하여 측정하게 됩니다.

무부하 상태에서 출력이 정격전압이 되는 계자전류의 값은 %임피던스 구하는 식에서

정격전압과 같은 기준이 된다. 무부하 상태에서는

출력전압이 오로지 계자전류에만 영향을 받으므로

정격전압값을 정격전압을 만드는 계자전류의 값으로 대체하는 것이다.

Vn ∝ If 이므로 무리가 없다.

동기기는 Y결선을 하므로 출력단자에 1/√3을 곱하면 동기기의 상전압이 된다.

(2) 단락회로 시험

단락회로 시험은 출력단자를 단락한 상태에서 진행하는 시험이다.

이 시험역시 출력단자를 단락한 상태에서 회전자의 회전속도를 동기속도까지 올리게 되고

이 때 계자전류를 서서히 올리면 출력단자에 전류가 높아지게 되며 출력단자의 전류는

오로지 동기임피던스에만 영향을 받게 됩니다. 출력단자에 정격전류가 흐르게 하는

계자전류값을 측정하게 됩니다. 이 시험으로 계자전류에 대한

단락회로전류의 관계를 알 수 있으며 정격전류를 흐르게 하는 계자전류의 값은

%임피던스 구하는 식에서 %임피던스 전압강하값에 해당합니다.

따라서 %임피던스는 다음과 같이 구할 수 있습니다.

%임피던스

이러한 관계는 발전기의 유기기전력과 단자전압과의 관계를 생각하면 이해가 쉽다.

발전기에서 단자전압 V = E – Ia ·ra 이다. 단자전압 V ∝ E ∝ If 이다.

위식에서 단자전압 “V = 유기기전력 – 전기자반작용 전압강하 ” 이므로

단자전압을 발생하는데 소요되는 계자전류와 전기자반작용 전압강하 (동기임피던스

전압강하)가 생기게 하는데 소요되는 계자전류의 비율이 %퍼센트 임피던스와

같은 값이 된다. 발전기 등가회로에서 단자전압은 유기기전력에서 전기자 반작용

전압강하(=동기임피던스전압강하)를 뺀 값으로 정격전압을 만드는데 소요되는

계자전류이고 단락시 정격전류를 만드는데 필요한 계자전류는 다른 말로 동기임피던스

전압강하를 만드는데 소요되는 계자전류라는 말이 되므로 %Z를 구하는 식에 그대로

반영해도 된다.

이 관계는 단락비를 구하는데도 그대로 적용할 수 있다.

단락비 Ks = 1 / %Z 이므로 %Z의 관계를 역수로 취하면 된다.

%임피던스1

이러한 관계를 나타낸 곡선을 통해 단락회로 특성을 알 수 있습니다

아래 그림은 개방 및 단락 회로 시험의 결선도와 측정시험 결과를 나타낸 것입니다.

동기 임피던스법 결선도

단락,개방시험

계자를 동기속도로 운전하여 개방시험을 하여 계자전류에 해당하는 전류와 전압을 측정하였다.

계자전류를 일정하게 하고 동기속도로 운전하였으므로

동일한 계자전류에 대하여 동일한 유기전압이 발생한다고 가정할 수 있습니다

외부의 전원 소스가 없는 상태에서 유기전압만이 유일하 전원이면 이 때 측정된 단자전압과

전기자 전류의 비가 바로 동기임피던스의 값이 됩니다.

단자전압의 포화특성으로 시험에서 포화가 된 후에 측정한 동기임피던스의 값은 일정하지 않습니다.

이러한 경우 정격의 전기자 전류가 얻어지는 계자전류에 대하여 동기임피던스를 산정하여 사용하게 되며

동기임피던스의 식은 다음과 같습니다.

%Z

이제 동기 임피던스값이 구해졌으므로 전기자 저항값을 알면 동기 리엑턴스값을 알 수 있습니다.

전기자 저항값은 계자전류가 흐르지 않는 상태에서 외부 두 단자간의 저항을 측정하면 됩니다.

이 저항값은 두 상의 저항을 나타내므로 한상당 저항값은 이것의 반값을 취하면

됩니다. 실제적인 저항값은 이렇게 구해진 값보다 1.2에서 1.5배 큰 값을 취합니다.

이는 슬롯의 모양 등 여러가지 변수의 영향으로 실제 측정된 저항값보다 큰 값으로 영햐을

미치기 때문입니다.

단락비

단락비가 큰 기계의 특징으로는

① 동기임피던스가 작으며, 전압강하와 전압변동률이 작습니다.

② 전기자 반작용이 작고, 안정도가 향상되며 출력이 증가합니다.

③ 과부하 내량이 증가하여 선로의 충전용량이 증가합니다.

④ 철손이 증가하여 효율이 떨어지며 철이 많이 사용되어 철기계라고 합니다.

⑤ 공극이 크며 기계의 형태, 중량이 커집니다.

2. 단락비의 의미

동기발전기에서 무부하시험과 3상 단락시험을 통해 얻은

전류의 비를 ‘단락비’라고 한다.

여기서 무부하 시험과 3상 단락시험은 다음과 같다.

① 무부하시험

⊙ 동기발전기의 정격속도에서 무부하(부하 개방)로 운전하는 시험이다.

무부하 시험을 통해 ‘정격전압(Vn)’을 발생시키는 여자(계자)전류를 구합니다.

(이 무부하 시험을 통해 무부하 포화곡선을 얻을 수 있다)

② 단락시험

⊙ 동기발전기의 정격속도에서 단락상태로 운전하며 하는 시험이다.

단락시험을 통해 ‘정격전류(In)’와 같은 크기의 단락전류를 발생시키는

여자(계자)전류를 구합니다.

(단락시험을 통해 단락곡선을 얻을 수 있습니다)

이 두가지 시험을 통해 얻은 각각의 여자전류로 단락비를 구합니다.

단락비 산정식 단락곡선

동기기에서 임피던스에 영향을 주는 것은 저항과 리엑턴스가 있으나

저항은 리엑턴스에 비해 크기가 매우 작아 무시해도 되므로

동기기에서는 Zs ≒ Xs 로 나타낼 수 있다.

또한 무부하(개방)회로 시험에는 동기리엑턴스(Xs)가 영향을 주고 단락시험에서는

동기임피던스(Zs)가 영향을 주나 이 두 영향은 같다고 가정할 수 있다.

한편 무부하시 정격전압을 발생시키는 계자전류는

단락시(동기리엑턴스만 영향)에 단락전류를 발생시키는 계자전류와 같다고 할 수 있다.

단락곡선은 전기자 반작용(리엑턴스)으로 직선형태를 취하므로 If” / If’ = Is / In 이 된다.

동기임피던스 Zs ≒ 동기리엑턴스 Xs 라고 하였으므로 이를 Is / In 식에 대입을 하면

동기임피던스

라고 할 수 있다.

따라서 단락비는 정격전류 대비 단락전류의 비율이며

동기임피던스 전압대비 정격전압의 비율이라고 말할 수 있다.

결국, 단락비는 동기임피던스와 반비례하게 된다.

단락비 관련 식을 정리하면

단락비 산정식1

퍼센트 임피던스 식을 정리하면

%Z-2

3. 단락비의 특징

단락비가 ‘클 때’를 기준으로 정리해 보겠습니다.

들어가기 전에 아래 2가지를 기억해 주세요

① 단락비와 누설리엑턴스는 반비례 관계이다.

단락비4

② 단락비가 큰 경우 철로 이루어진 기계, 돌극형을 사용합니다.

※ 단락비가 클 때 커진다.

⊙ 안정도가 커진다.

⊙ 계자 기자력이 커진다.

(철 기계이므로 계자전류가 크다 = 계자 기자력이 크다)

⊙ 선로의 충전용량이 커진다. – 선로 충전용량에 대한 여유분이 생긴다.

⊙ 철손이 커진다.

※ 단락비 클 때 작아진다.

⊙ 동기 임피던스가 작아진다.

⊙ 전기자 반작용이 작아진다.(누설리엑턴스가 작아진다=누설자속이 작다=전기자반작

용이 작다.

⊙ 전기자 기자력이 작아진다.

(전기자 반작용이 작아진다 = 전기자 기자력이 작아진다)

⊙ 전압 변동률이 작아진다.

(누설자속이 적다 = 전압변동이 작다)

⊙ 자기 여자현상이 줄어든다

(전압변동률이 작아진다 = 자기 여자 현상이 줄어든다)

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단락비의 물리적의미

단락비의 의미

단락비는 ks=If1/If2라는 건 누구나 다아는 사실이겠지요

저도 단락비에 대해서 몇일동안 고민을 했었습니다. 단락비가 가지는 물리적의미는 뭘까?

제가 느낀대로 그의미를 적어볼까 합니다.

단락비의 분자는 정격속도로 회전하고 무부하상태에서 무부하유도전압이 정격전압으로 될때의 계자전류, 분모는 정격속도의 3상단락상태에서 영구단락전류가 정격전류가 될때의 계자전류입니다.

단락비가 크다라는 말은 단락비의 분자가 크다는 말이고 정격전압이 유기될때의 계자전류가 크다라는 얘기이며 이것은 곧 계자철심이 포화되기 어렵고 어지간한 전류로도 정격정압에 쉽게도달하지않는다, AVR 자동전압조정장치가 제어할수 있는 제어범위가 넓다 라는 의미가 되겠지요.

또 단락비가 크다는 말은 분모가 작다는 말입니다. 3상을 단락시켜둔상태에서 정격속도로 계자가 회전중일때 소량의 계자전류로 정격전류와 같은 단락전류가 흐른다는 말이며 동기임피던스가 작다는 말일것입니다.(그림 참조)

동기임피던스는 같은 계자전류상에서 무부하시의 무부하기전력을 단락전류로 나눈 것이며 일정한 값을 가지지는 않습니다, 계자전류를 점점 증가하면 무부하기전력은 철심의 포화로 줄어들것이고 단락전류는 지상전류이기 때문에 전기자반작용으로 인해 포화되지않는 직선을 띠고있으므로 동기임피던스는 점차 그값이 감소되겠지요

장거리 무부하시의 진상전류의 증자작용으로 인해 발전기단자전압이 발전기정격전압을 넘어서게 되면 절연상의 문제가 유발될수 있으므로 단락비는 크게 설계되어야 하며 계자극이 커야되며 철기계가 되어야되며 공극이 커서 전기자반작용의 영향을 적게받게끔 설계되어야 합니다.

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단락 비

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단락비(전기기사 단답)

단락비의 물리적의미 – 기관1-2급면접문제자료실 – PC사랑방

[동기기]5. 동기임피던스와 %Z

단락비의 물리적의미

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