13.화력발전기초- 화력발전기초3& 발전기 개요

2. 직류 회로 

가. 옴의 법칙

전기회로 흐르는 전류의 크기는 전압의 크기에 비례하며 저항에 반비례한다. 

나. 직류 전력

R의 저항에 I의 전류가 흐를 때에 단위 시간당 I2R의 열량이 발생한다. 이 열량은 전기에너지가 열에너지로 변호나 되어 생기는 것으로써 I2R은 이 회로에서 전류가 1초간에 하는 일에 상당한다. 이와 같이 전류가 1초 사이에 얼마만큼씩 일을 했느냐를 전력이라 하며 전력의 단위에는 와트를 사용하고 1W는 전압이 1V로 전류가 1A 흐를 때의 전력으로 나타낸다. 회로의 전력을 P는 전압을 E, 전류를 I, 저항을 R이라 하고 식을 세울 수 있다. 

다. 전력량
전류가 단위 시간당 하는 일을 전력이라 하며, 전력량은 일정 시간에 전기가 한 일의 량을 말한다. 즉 PDML 전력을 시간 동안 사용했을 때의 사용된 전력량 W는 다음과 같이 나타낸다. W=PT
전력량의 단위는 와트 아워로 표시하면 1WH는 1W의 전력을 1시간 사용한 전력량에 해당된다. 

제2절 발전기 개요 

1. 발전기 개요 

가. 원리 

 

도체가 지속을 끊으면 그 도체에는 전자유도 법칙에 의해서 기전력이 유지된다. 가 발전기의 근본 원리이다. 발전기는 기계적 회전 에너지를 전기적 에너지로 변호 나하는 기계이다. 발생되는 전기가 직류나 교류냐에 따라서 직류발전기 또는 교류 발전기라 한다. 
(1) 단상 교류 파형 
자극 N, S사이에 길이 1M, 반지 금 rm인 사각형 도체를 자속밀도인 평등 자장 속에서 속도 v로 회전시킬 때, 코일에는 플레밍 오른손 법칙에 의해 항상 일정한 방향의 기전력이 발생되는데, 이와 같이 하나의 행정이 끝나는 것을 사이클이라 하며, 1초간 의 사이클 수를 주파수라 한다. 
(2) 동기 속도
 계자기 2극인 발전기에서 전기자 도체를 1 회전시키면 주파수가 1hz인 기전력이 발생되고 4극인 발전기에서 도체를 1 회전시키면 2hz 가발 생된다. 따라서 prmr 발전기에서는 1회전에 p/2 사이클이 발생하게 되는 것이다. 
여기서 회전수 n은 주파수 f와 극수 p에 의해 정해지며 이를 동기 속도라 하고 회전자가 동기 속도로 돌아가는 교류발전기를 동기발전기라 한다. 
(3) 3상 교류 파형 
이상에서는 코일이 하나만 있는 경우를 생각하였지만 코일 3개를 각각 120도 간격으로 배치하여 회전시키면 도체에는 크기와 파형은 같고 각각의 위상차가 120도 되는 3개의 유기 기전력 파형을 얻을 수 있다. 

나. 전기자 반작용 

 

동기발전기에서 무부하인 경우의 자속은 계자 기자력에 의해 만들어지고 발생 기전력도 이 곚기자력에 의해 정해지게 된다. 그러나 불하를 걸어 전기자에 전류가 흐르면 기자력이 계자 기자력에 겹쳐 작용하게 되므로 자속 분포는 무부하인 경우와는 다륵 된다. 즉 전기자 전류에 의한 자속 중에서 공극을 지나 주자극에 들어가 계자자속에 영향을 미치는 것을 전ㄱ자 반작용이라 하며, 이반 작용은 부하의 역률에 따라서 그 작용이 다르게 된다. 
(1) 유기 기전력과 전기자 전류가 동상인 경우
전압과 동상인 전기자 전류가 최대로 되는 것은 도체가 자극의 한가운데를 지나는 순간이다. 전기자 전류에 의한 기자력이 주계자에 의한 기자력과 구십 도의 각이 되는 방향 즉 횡축 방향으로 작용하고 있으므로 이것을 횡축 반작용 또는 교차 자화 작용이라 한다. 
(2) 전기자 전류가 유기기전력 보다 구십도 뒤는 경우 
유도성 부하인 경우에는 전류의 최대치와 자극과의 관계가 있다. 즉 유기 기전력이 최대인 위치에서 자극이 전기각으로 구십도 이동해서 유기 기전력이 영이 되는 순간에 전류는 최대가 되는데 전기자 전류가 유기 기전력보다 구십도 뒤진 경우 전기 자전류에 의하 반작용 기자력은 계자의 자용축과 직축 방향 일치하나 그 방향을 반대로 작용하므로 직축 반작용이라 하며, 이현상은 감자 작용이다. 
(3) 전기자 전류가 유기 기전력보다 구십도 앞서는 경우 
전기 자전류가 유기 기전력보다 구십도 앞선 경우에는 자극이 감자 작용 시와 정반대이다. 이현상은 용량 부하인 경우에 발생하며 이때에는 전기 자전류에 의한 반작용 기자력이 계자자속을 증가시키므로 자화 작용 또는 증자 작용이라고 한다. 

다. 누설 리액턴스 

(1) 전기자 누설자 속 
전기자 전류에 의한 자속 중에서 공극을 지나 주계자 자속에 영향을 미치는 것 외의 일부 자속은 전기자 권하고만 쇄교 하는 자속이 있는데 이것은 전기 자반 작용에는 전혀 관계가 없는 자속으로 전기자 누설자 속이라고 한다. 
(2) 전기자 누설 리액턴스 
누설자 속에 의한 리택턴스를 일괄해서 전기자 누설 리액턴스라 한다 

라. 동기 리액턴스 
전기 반작용 리액턴스와 전기자 누석링액턴스를 합쳐 동기 리액턴스라 하며, 이것에 전기자 실요 저항을 벡타적으로 합한 것을 동기 임피이던 스라고 한다, 동기 리액턴스에 비해 전기자 실요 저항은 무시될 수 있을 정도이다.  

 

라. 단락비

 단락비는 단락 시의 특성을 나타내는 외에 기계의 크기, 중량, 가격, 손실, 여자 방식의 선정, 전압 변동률 및 안정도를 아는데 쓰인다. 단락비의 정ㅇ의는 정격속도에서 무부하 정격전압을 발생하는데 필요한 계자 전류와 3상 단락 상태에서 정격 전류를 흘리는 데 필요한 계자 전류의  비를 말한다. 이 단락비는 동기 임피던스와 반비례 관계에 있다. 단락비가 크다고 하는 것은 철 기계 즉, 발전기 구성 재료에서 구리가 비교적 적고 철을 많이 사용한 발전기를 뜻하는데 이것의 장단점은 아래와 같다
 - 장점 
1. 동기임피이던스가 작다 
2. 전압 변동률이 작다 
3. 과부하 내량이 크고 안정도가 향상된다 
단점은 다음 포스팅에서 알아볼 것이다.