전기산업기사 · 전기기기 과목
전기산업기사 동기기 개념 정리
중요도 ★★★★☆ · 20% (추정)
AI가 새로 쓴 글 가운데, 작성과 분리된 AI 검증(다시 읽고 사실·수치 확인)을 통과한 단원만 싣습니다. 틀린 곳을 발견하면 알려 주세요.
개요
동기기는 회전 속도가 전원 주파수와 극수로 정해지는 기계입니다. 동기 속도는 120f ÷ p 이므로, 속도와 주파수를 알면 극수도 구할 수 있습니다. 극수가 많을수록 천천히 돌아 수력 발전기처럼 느린 원동기에 맞습니다.
동기 발전기의 출력은 유기 기전력과 단자 전압의 곱을 동기 리액턴스로 나누고 부하각의 sin 을 곱해 구합니다. 3상이면 1상 출력에 3을 곱합니다. 단락비는 %동기 임피던스의 역수(100 ÷ %Zs)로, 클수록 전압 변동이 작고 안정도가 좋은 대신 기계가 무겁습니다.
무부하로 돌리는 동기 전동기를 동기 조상기라 하며, 여자를 조절해 무효 전력을 주고받습니다. 과여자이면 콘덴서처럼, 부족 여자이면 리액터처럼 작용합니다. 부하가 갑자기 변해 속도가 흔들리는 난조는 회전자 자극 면의 제동 권선으로 막습니다.
핵심 개념
동기 속도
Ns = 120f ÷ p (rpm).
외우는 요령극수 = 120f ÷ Ns.
동기 발전기 출력
1상 P = (E × V ÷ Xs) × sinδ, 3상은 3배.
외우는 요령1상 값인지 확인합니다.
단락비
Ks = 100 ÷ %Zs.
외우는 요령단락비가 크면 전압 변동이 작고 안정도가 좋습니다.
동기 조상기
무부하 동기 전동기로 무효 전력을 조절합니다.
외우는 요령과여자 = 콘덴서, 부족 여자 = 리액터.
제동 권선
회전자 자극 면의 단락 도체로 난조를 막고 동기 전동기 기동을 돕습니다.
외우는 요령보상 권선·보극은 직류기 용어입니다.
자주 나오는 포인트
- 극수 = 120f ÷ Ns
- 단락비 = 100 ÷ %Zs
- 부족 여자 조상기는 리액터 작용
- 난조 방지는 제동 권선
헷갈리는 것 비교: 동기 조상기 여자 상태
| 구분 | 과여자 | 부족 여자 |
|---|---|---|
| 작용 | 콘덴서 | 리액터 |
| 취하는 전류 | 진상(앞선) 전류 | 지상(뒤진) 전류 |
대표 문제 3개
검수를 마친 예상문제 가운데 이 단원의 대표 문제입니다.
문제 1. 주파수 60Hz 에서 600rpm 으로 회전하는 동기 발전기의 극수는?
- ① 6극
- ② 24극
- ③ 10극
- ④ 12극
▼ 정답과 해설 보기▲ 정답과 해설 접기
정답: ④ 12극
핵심: 동기 속도 Ns = 120f ÷ p → p = 120f ÷ Ns
- p = 120 × f ÷ Ns
- p = 120 × 60 ÷ 600 = 7,200 ÷ 600 = 12극
검산: 120 × 60 ÷ 12 = 600rpm 으로 맞습니다.
틀린 선지
- 6극: 120 대신 60 을 넣어 계산한 값입니다.
- 24극: 계산 결과를 두 배로 잘못 본 값입니다. 극수가 많을수록 속도는 느려집니다.
- 10극: 50Hz 기준으로 계산한 값입니다.
문제 2. 동기 발전기의 %동기 임피던스가 80% 일 때 단락비는?
- ① 0.8
- ② 1.8
- ③ 0.0125
- ④ 1.25
▼ 정답과 해설 보기▲ 정답과 해설 접기
정답: ④ 1.25
핵심: 단락비 = 100 ÷ %동기 임피던스
- 단락비 Ks = 100 ÷ %Zs
- Ks = 100 ÷ 80 = 1.25
검산: 1.25 × 80 = 100 으로 맞습니다.
틀린 선지
- 0.8: %동기 임피던스를 그대로 소수로 쓴 값입니다. 단락비는 그 역수입니다.
- 1.8: 1 에 0.8 을 더한 값입니다.
- 0.0125: 100 대신 1 을 넣어 계산한 값입니다.
문제 3. 동기 조상기(무부하로 돌리는 동기 전동기)를 부족 여자로 운전하면 어떻게 작용하는가?
- ① 콘덴서처럼 작용하여 진상(앞선) 전류를 취한다
- ② 저항처럼 작용하여 유효 전력만 취한다
- ③ 리액터처럼 작용하여 지상(뒤진) 전류를 취한다
- ④ 발전기처럼 작용하여 유효 전력을 공급한다
▼ 정답과 해설 보기▲ 정답과 해설 접기
정답: ③ 리액터처럼 작용하여 지상(뒤진) 전류를 취한다
핵심: 동기 조상기: 과여자 = 콘덴서, 부족 여자 = 리액터
동기 조상기는 계자 전류(여자)를 조절하여 무효 전력을 주고받습니다. 여자를 약하게 하면(부족 여자) 리액터처럼 지상 전류를 흘려, 밤처럼 부하가 가벼울 때 수전단 전압이 너무 오르는 것을 막습니다. 여자를 강하게 하면 콘덴서처럼 작용합니다.
틀린 선지
- 콘덴서처럼 작용하여 진상(앞선) 전류를 취한다: 과여자로 운전할 때의 작용입니다.
- 저항처럼 작용하여 유효 전력만 취한다: 동기 조상기는 무효 전력을 조절하는 장치입니다.
- 발전기처럼 작용하여 유효 전력을 공급한다: 무부하로 도는 조상기는 유효 전력을 공급하지 않습니다.