강의노트 특성 곡선 _ 무부하 포화곡선

특성 곡선

무부하 포화곡선(개방회로 실험)

• 정격속도, 무부하로 운전

• 자속은 계자기자력에 의해서만 정해짐

  • 저전압 – 유기 기전력은 계자 전류에 비례
  • 고전압 – 철심의 포화 → 자기 저항 증가 → 많은 계자전류 필요

• 공극선 – 무부하 포화곡선의 직선부를 연장한 직선 ( $\overline{Oc^{'}}$ )

  • 계자 전류 $I_f$를 0에서 서서히 증가 ⇒ 무부하 유도 기전력 $E_0$측정
  • $I_f$대 $V_T$나 $E_A$의 그래프 (개방회로 특성 OCC)

• 포화율 : $\sigma = \dfrac{\overline{c^{'} c}}{\overline{dc^{'} }}$

단락곡선 (단락회로 실험)

• 정격속도 운전 ; 전기자 권선 단락
• 여자전류는 영에서 단계적으로 증가하면서 $I_A$를 측정
  • $I_F$ 대 $I_A$ 그래프 (단락회로 특성 SCC)

$$Z_S = \sqrt{R^2_A + X^2_S} \approx X_S = \dfrac{E_A}{I_A} = \dfrac{V_{\phi_{ oc}}}{I_A}$$

• 무부하 포화 곡선상에서 정격전압을 발생하는데 필요한 $I_{f_1}$

• 단락곡선상에서 정격전류를 흐르게 하는데 필요한 $I_{f_2}$

• 단락비(short circuit ratio) = $\dfrac{I_{f_1}}{I_{f_2}}$

권선저항 측정 실험

• 정지한 기계에 직류전압을 인가, 전류를 측정

  • 교류저항이 직류저항보다 약간 크다.(고주파에 의한 표피효과)

• 단자를 단락하고 정격 속도로 운전

부하 포화 곡선

• 정격속도 ; 일정전류 ; 일정 역률 → 계자 전류와 단자 전압의 관계
• 지상 역률 → 역률이 낮을수록 단자 전압은 감자작용 때문에 감소
• 진상 역률 → 역률이 낮을수록 단자 전압은 증자작용 때문에 증가

외부 특성 곡선

• 정격속도 ; 계자전류 일정 ; 일정 역률 → 부하전류 변화와 단자 전압의 관계

• $Z_a$ 일정

$$\begin{aligned} E^2_0 &= (V \cos \phi + r_a I)^2 + (V \sin \phi + x_a I)^2 \\ &= V^2 \cos^2 \phi + r^2_a I^2 + V^2 \sin^2 \phi + x^2_a I^2 + 2VI(r_a \cos \phi + x_a \sin \phi )\\ &= V^2 + Z^2_a I^2 + 2VI(r_a \cos \phi + x_a \sin \phi )\\ \end{aligned}$$

$$1 = (\dfrac{V}{E_o})^2 + (\dfrac{Z_a I}{E_o})^2 + 2 \frac{V}{E_o}\frac{I}{E_o}(r_a \cos \phi + x_a \sin \phi )$$

$$I_s = \dfrac{E_o}{Z_s} \quad ; \quad \dfrac{r_a}{Z_a} = \cos \phi_s \quad ; \quad \dfrac{x_a}{Z_a} = \sin \phi_s$$

$$1 = (\frac{V}{E_o})^2 + (\frac{I}{I_s})^2 + 2 \frac{V}{E_o}\frac{Z_a I}{E_o}(\cos \phi_s \cos \phi + \sin \phi_s \sin \phi )$$

$$1 = (\frac{V}{E_o})^2 + (\frac{I}{I_s})^2 + 2 \frac{V}{E_o}\frac{I}{I_s}\cos( \phi_s - \phi)$$

$$\phi_s \simeq \frac{\pi}{2}$$

$$1 = (\frac{V}{E_o})^2 + (\frac{I}{I_s})^2 + 2 \frac{V}{E_o}\frac{I}{I_s}\sin \phi$$