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[전공]

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[전기기기공학] 05.유도기(5) 5.8 무부하 시험, 회전자 구속 시험 및 등가 회로 상수유도기 등가 회로 상수 $R_{c}$, $X_{m}$, $R_{r}$, $R_{s}$, $X_{lr}$, $X_{s}$는 무부하 시험, 회전자 구속 시험(blocked-rotor test)의 결과, 고정자 권선의 직류 저항을 측정함으로써 결정할 수 있다. 측정 방식은 변압기 원리와 유사하다. 무부하 시험은 변압기의 개방 회로 시험(open-circuit test)와 비슷하며, 여자 전류와 회전 손실에 대한 정보(철손 저항 및 자화 인덕턴스)를 제공한다. 반면, 회전자 구속 시험은 변압기의 단락 회로 시험(short-circuit test)와 비슷하며 누설 임피던스에 대한 정보를 제공한다. 회전자 구속 시험의 경우, 회전자 회로의 정수들을 구하는 ..
[전기기기공학] 05.유도기(4) 5.12 농형 유도 전동기의 등급 산업계에서 전동기에게 요구하는 사양은 천차반별이며 여러 가지의 기동 방식과 운영 방식이 필요하다. 제작사들은 산업계의 요구를 충족할 수 있는 여러 형태의 표준 설계 형식을 사용하는데 크게 4가지로 구분된다. 여기서 A, B, C, D는 구분의 표시이지 성능이 더 좋다는 의미는 아니다. 1) A등급 농형 전동기 : 기동 토크가 정상적이며, 기동 전류가 크며, 운전 시 슬립이 작다. 회전자 회로 저항이 작기 때문에 전부하 시 작은 슬립(0.005 주로 기동시 부하 토크가 작은 분야에 주로 적용한다. 부하 토크가 작을 경우 기동 직후 빠르게 최대 속도까지 도달이 가능한데 A등급 특성상 기동 전류가 크기 때문에 빠르게 속도를 높여줘야 기동시 발생하는 과열 문제를 제거할 수 있기..
[전기기기공학] 05. 유도기(3) 5.5 유도기의 세 가지 동작 모드 유도기는 세 가지 모드로 동작하는데 전동기 작용(motoring), 발전기 작용(generating), 플러깅 작용(plugging)이 있다. 전동기 작용 : 고정자 단자가 3상 전원과 연결되었을 때 회전자는 고정자 회전 자계 방향으로 회전한다. 이때 회전자의 안정 속도 $n$는 동기 속도 $n_{s}$보다 작다. 발전기 작용 : 유도기에서 회생 제동을 시키기 위한 구동 장치에 이용한다. 구동 시스템을 정지시키기 위해 전원 주파수를 감소시키면 구동 시스템의 관성 때문에 유도 전동기의 순간 속도가 동기 속도보다 높아진다. 이때 유도 전동기에서는 전력이 반대로 전원측으로 흐르게 된다. 플러깅 작용 : 유도 전동기의 회전 방향을 반대로 걸어줌으로써 유도기를 정지시킨다. 이때..
[전기기기공학] 05. 유도기(2) 유도 전동기가 동작하는 주요 원리인 회전자계에 대해 알아봤으니, 이제 유도 전동기를 수학적으로 표현한 전압 방정식에 대해 알아본다. [고정자 회로] 먼저 고정자 한 상 권선에 대한 전압 방정식을 구한다. 고정자 권선에 전압을 인가해서 전류가 흐르기 때문에 고정자 전압 $v_{s}$가 인가된 경우, 권선 전압 방정식은 권선 저항 $R_{s}$를 지나면서 강하되는 성분과 고정자 권선에 쇄교하는 자속 $\lambda_{s}$의 시간당 변화율의 합으로 표현된다. $$v_{s}=R_{s}i_{s}+\frac{d\lambda _{s}}{dt}$$ 이때, 쇄교 자속은 유효 권선수 $N_{s}$를 갖는 고정자 권선에 $v_{s}$ 교류 전압이 인가되어 고정자 전류 $i_{s}$가 권선에 흐르면 이때 발생하는 기자력(..
[전기기기공학] 05. 유도기(1) *본 내용은 북두출판사에서 출간된 모터제어 제4판을 기반하여 작성되었습니다. 일반적으로 유도기라고 하면 교류 전류를 인가해서 동작하는 모터를 말한다. 교류 전동기라고도 명명할 수 있다.고정자 3상 권선에 교류 전류를 흘려 생성된 회전자계와 회전자 전자석과의 상호작용에 의해 토크가 발생, 회전하는 원리를 갖는다.간략히 구조적인 특징을 설명하자면, 고정자에 권선이 감겨있으며, 교류 전원은 3상 고정자 권선에만 공급된다. 이때 고정자 권선은 직류 전동기의 전기자 권선과 계자 권선의 역할을 동시에 수행한다. 회전자는 권선의 형식에 따라 농형과 권선형으로 나눌 수 있다.농형 권선은 회전자 표면에 슬롯을 파서 도체 바를 나란히 넣어 양단이 단락되도록 구조를 갖는다. 이때 양쪽 끝을 단락시키기 위해 단락환(End r..
[전기기기공학] 02. 변압기(3) 2.3 전압 변동률변압기 2차측에 접속되는 부하들은 일반적으로 일정 전압에서 동작하도록 설계되어 있다.  최근에 넓은 전압 범위를 갖는 배터리 부하가 늘어나는 추세이지만, 여전히 일정한 전압에서 전력을 소비하는 전자제품들이 많다. 문제는 변압기 내부에서 전류가 흐르면 내부 임피던스 성분에 영향을 받아 전압 강하가 발생해서 부하 단자 전압이 변한다. 따라서 쉽게 비교하기 위해 전압변동률(voltage regulator)을 정의한다. 전압 변동률 수식은 다음과 같다. $$VR=\frac{V_{2,NL}-V_{2,FL}}{V_{2,FL}}\times 100%$$ V2,NL 은 무부하 상태 시 2차측 전압이며, V2,FL는 전부하 상태 시 2차측 전압이다. 무부하에서 2차측 전압은 1차측 권선 전압과 권선비로도..
[전기기기공학] 02. 변압기 (2) 2.2.1 등가 회로 이전 시간에 변압기 등가 모델에서 이상 변압기를 포함해서 표현했다. 하지만 전기회로 관점에서 본다면 전기적으로 분리가 되어있는 구조이기 때문에 이를 전기적으로 연결된 회로로 표현해준다. 변압기 1차측 또는 2차측 회로에 권선비를 반영하여 등가화한 변압기 상수들은 프라임(')을 표기한다. 근사 등가 회로변압기를 정밀하게 변환해서 표현할 수 있지만, 엄청난 수준의 정밀도를 요구하지 않는다면, 계산의 편의를 위해 약간의 오차가 발생하더라도 일부 회로를 근사화하여 표현할 수 있다. 예를 들면, 변압기 권선에는 분명 저항과 리액턴스가 있지만 일반적으로 굉장히 작은 값을 갖는다. 변압기 자체가 효율이 높은데  그 중에서도 기생 성분에 의한 손실은 미미하다. 해서 1차측에 인가되는 전압이 변압기..
[전기기기공학] 02. 변압기 (1) 패러데이가 발견한 법칙을 활용, 개발된 에너지 변환 장치 중 하나로 변압기가 있다. 직류기, 동기기, 유도기와 같이 회전하는 장치는 아니지만 많은 에너지 변환 계통에서 필수적으로 사용된다. 변압기는 추가적인 스위칭 소자 없이 전자기 유도만을 활용해서 쉽게 승압/강압이 가능하다는 장점이 있다.*(일반적인 비절연형 DC/DC 전력변환기로 전압을 승압 또는 강압 시, 안정적으로 동작하려면 2배까지가 적정 수준인데, 단순히 전력 계통에서 22.9 kV를 220 V 가정용으로 변환하기 위한 계산 적용 시 DC/DC 전력변환기가 최소 5개는 필요하며, 효율을 98% 수준으로 가정해도 5개가 직렬 연결되면 약 90% 수준으로 효율이 낮아진다. 뿐만 아니라 직렬 연결된 컨버터마다 전압 전류 사양도 다르며 제어도 번거롭..

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