Lecture 등가회로 _ 동기 임피던스

변수명

동기 임피던스

• 전기자권선은 저항성분과 누설자속 성분을 가지며, 공극자속에 의한 유기기전력 $E_g$에 저항의 전압강하와 누설자속에 의한 기전력이 더해져 전원전압을 만들어 전기적 평형을 유지합니다.
• 일반적으로 테브난 등가회로는 개방시험과 단락시험을 통해 결정됩니다. 개방시험으로 내부기전력 $E_a$를 측정하고, 단락시험으로 동기임피던스를 계산합니다.
• 전기자 권선에서 만들어지는 리액턴스 $X_s$는 전기자 반작용 리액턴스 $X_a$와 누설리액턴스 $X_l$로 구성되며, $X_s= X_a+X_l$로 표현됩니다.
• 전기자의 등가 임피던스는 $Z_s = R_a + j ( X_a + X_l )$로 표현되며, 전기자 반작용 전압은 내부 발생 전압을 가진 직렬 인덕터로 나타납니다.
• 최대전류 $I_A$에 비해 전기자 반작용 전압 $E_{stat}$는 90도 위상차가 있으며, $E_{stat} = - j x I_A$로 표현됩니다.

$$\begin{aligned} V_{\phi} &= E_a - j X I_a -jX_a I_a - R_a I_a \\ &=E_a - j X_s I_a - R_a I_a \end{aligned}$$

$$E_g = E_a + E_s = E_a - j X_m I_a$$

• 전기자반작용이 자화리액턴스에서 일어나는 전압강하의 형태로 나타난다
• 부하각 $\delta$도 $E_a$가 $V_s$보다 앞설 때 양의 값을 갖는 것

등가회로 정수

• 용량이 클수록 pu저항이 작고, 대용량일수록 용량대비 동손이 작아서 효율이 높습니다. 리액턴스 성분은 용량이 클수록 큽니다.
• 동기기의 자화리액턴스는 대략 1pu 부근에 있으며, 자화전류는 유도전동기보다 큽니다.
• 동기기의 자화전류가 큰 이유는 동기기의 공극이 유도전동기보다 크며, 동기기의 자화리액턴스가 작아서 철손 저항과 차이가 현저히 큽니다.
• 발전기의 등가회로에는 일반적으로 철손저항을 포함시키지 않습니다.
• 개방전압특성은 발전기의 개방된 단자 사이의 전압을 측정하는 것이며, 단락상태에서 전기자전류가 고정자자속을 완전히 상쇄하여 공극자속이 매우 작은 상태에서는 자기포화가 발생하지 않습니다.
• 단락전류는 계자전류에 비례하여 직선적으로 증가하며, 개방전압이 직선인 영역에서는 거의 일정한 값( $X_{s0}$ )을 유지합니다. 이를 포화전 동기리액턴스라고 합니다.
• 정격전압을 출력하는 상태에서 동기기의 동기리액턴스는 개방전압이 정격전압일 때의 값을 취하며, 이를 포화동기리액턴스라고 부릅니다.
• 개방전압이 발전기의 정격전압$V_r$이 되는 계자전류$I_{f1}$에서 단락전류가 $I_X$로 측정되었다면 동기리액턴스는

$$X_s \approx \dfrac{V_r}{I_x}$$