7. 발전기초2 - 제7장 전동기와 단로기

- 단로기에 대하여 

단로기는 정격전압 아래에서 단지 충전된 전로를 개폐하기 위해 쓰이는 것으로 부하전류의 개폐를 원칙으로 하지 않는 것을 말한다. 즉 충전된 전로의 개폐로 안전 확보, 접속 변경 및 구분 모선이나 회로의 접지 등에 사용되며 저전압으로부터 초 초고압용까지 사용된다. 단로기는 도전부 접촉부, 지지애자 및 조작장치로 구성되며, 종류로는 선로 단로기와 접기 단로기가 있다. 단로기의 점검을 알아보자. 단로기는 접촉부 과열 감시장치가 없기 때문에 운전 중 점검이 어렵다. 단로기 접촉부가 아주 접촉되지 않으면 부하전류 증가 시 접촉 저하에 의해 과열되어 대형 사고가 발생 될 우려가 있기 때문에 운전 중 접촉부 과열 여부를 점검하는 것은 매우 중요하다. 단로기 접촉부 온도측정은 2가지 방법으로 실시한다. 단로기 조작방식은 단로기 조작장치는 조작 로드에 힘을 전달하여 접촉부 개폐를 제어하는 기구로 조작장치를 구동하는 방법에 따라 수동, 전동, 공기 스프링 조작 방식으로 구분한다. 조작순서는 차단기 및 접지 단로기의 개폐 시 조작 순서에 착오가 있을 때는 대형 사고를 유발하기 쉬우므로 반드시 순서대로 조작해야 한다. 선로 단로기와 접지 단로기가 기계적으로 연동되어 있지 않은 경우는 열쇠로 연동시키는 키 인터로크 방법을 사용하기도 한다.

- 전동기에 대하여 

인간은 문명의 발달과 함께 자연에 존재하는 에너지 즉 열에너지 위치에너지 화학에너지 핵에너지 등을 생활에 이용하고 있다. 이러한 에너지의 활용에는 적절한 장치가 필요하게 되며 이를 기계 도는 기구라 한다. 즉 자연에 존재하는 에너지를 우리가 활용할 수 있는 에너지로 변환시키는데 필요한 장치를 말한다. 기계, 기구가 변환하는 에너지 중의 하나 이상이 전기에너지일 때 그것을 전기기계하고 기계적 운동을 수반하는 것을 전기기계 그렇지 않은 것을 전기기구라 한다. 대표적인 전기기계로는 기계 에너지를 전기에너지로 변환하는 발전기와 전기에너지를 기계 에너지로 변환하는 전동기를 들 수 있으며 이들은 서로 가역적이다. 전기 기계 에너지 변환은 한편에서는 정계와 재계가 다른 한편으로는 힘과 운동이 서로 결합하여 발생한다. 전동기의 종류는 직류기는 여자방식에 따라 자력식 또는 타력식 전동기로 분류한다. 교류 기능은 크게 동기전동기, 유도전동기, 정류자 전동기로 나누며 유도 전동기는 입력 전원에 따라 삼상 교류와 단상전동기로 구분하며, 회전자의 구조에 따라 농형과 권선형으로 구분하고, 단산 유도전동기는 기동 방법에 따라 여러 종류로 분류할 수 있다. 직류전동기의 구조에 대해 살펴보자. 직류전동기의 주요한 구성 부분은 고정자, 정류자의 3가지로 나누어진다. 계좌 부분은 계자철심에 계자권선을 감고 그것에 직류를 흘려 전기자와 쇄 교하는 자속을 만든다. 또 계절은 계자 철심을 지지하고 기계의 자유임과 자로의 통로를 겸하고 있다. 전기자 부분은 전기자 철심의 홈에 전기자 권선을 집어넣고 거기서 나오는 선을 정류자편에 접속한다. 직류기에서는 회전하는 부분을 전기자라 부르며 전동기에 있어서는 전기자 도체에 발생하는 전자력에 의해 기계적 동력을 발생시키는 역할을 한다. 정류자 부분은 정류자 부는 정류자 및 브러시가 주요 구성 부분이다. 정류자는 정류자편이라 부르는 다수의 가늘고 긴 판상의 경동 편과 자가용 판에 교대로 중첩해 전체를 견고하게 조여 붙여 원통형으로 조립한 것이다. 또한 브러시는 브러시 홀더에 보전되며 적당한 압력으로 정류자와 접촉함으로써 교류 직류의 변환이 행해진다. 기타 구성 부분으로는 회전부를 지지하는 베어링, 이 베어링을 프레임에 고정하는 브라켓, 정류를 양호하게 하려는 보급이나 보상권선 등이 있다. 동기전동기의 기동법을 설명하자면 동기전동기는 원리적으로 기동 토크가 없기 떄문에 다음과 같은 방법으로 동기속도 부근까지 회전속도를 상승시킨다. 자기 기동법이란 회전자 표면에 설치된 기동 권선을 이용하여 농형유도전동기 기동하여 정격속도에서 주전원에 동기 투입한다. 기동전 동기법은 동기전동기의 축에 기동용 전동기를 직격하여 기동하여 정격속도에서 주전원에 동기 투입한다. 정격속도의 25%까지 동기전동기의 기동 권선을 이용하여 승속 시킨 후 주파수를 제어할 수 있는 다른 전원에 동기 투입하여 정격속도까지 상승 후 주전원에 동기 투입하는 방법이다. 특히 동기 전동기를 가변주파수 전원을 공급하는 발전기와 정지상태에서부터 전기적으로 접속해서 기동하는 방법을 동기 기동법이라 한다. 싸이리스 터 기동 법이랑 전력용 반도체 소자로 전력변환장치를 구성하여 낮은 주파수에서 기동하여 점차 주파수를 높여 승석한 후 정격속도에서 주 전원에 동기 투입한다. 대용량 양수발전소에서 양수 운전을 위한 초기기동과 복합발전소에서 공기압축기 최초 기동 시 사용된다. 이외 유도전동기가 있는데 유도전동기는 알루미늄 또는 구리로 만들어진 아라고 원판을 회전할 수 있도록 만든 다음, 원판의 주변에서 자석을 시계방향으로 회전시키면 원판은 전자유도 작용에 의해 자석의 회전 방향과 같은 방향으로 회전하게 된다. 기타 소내 전기설비로는 피뢰기가 있고 피뢰기는 낙뢰 또는 개폐서지 등의 이상전압을 일정치 한편 방전한 후 상용주파전압에 흐르는 속류를 신속히 차단하는 가능함을 가진 기기이다. 계통을 정상적인 상태로 유지하는 기능 또한 갖추고 있다.