타여자발전기 및 분권발전기 외부특성 (부하전류 증가시 단자전압이 떨어지는 이유)

타여자발전기 및 분권발전기 외부특성(부하전류 증가시 단자전압이 떨어지는 이유)

타여자 발전기 및 분권발전기 외부 특성

1) 타여자 발전기 외부특성

발전기의 회전 속도를 정격 속도로 유지하고 계자 전류 Iƒ 를 일정하게 유지한 상태에서 부하 전류 I[A]를 증가시켰을 때, 단자 전압 V[V]와의 관계를 외부특성이라고 한다.

단자 전압 V는 아래 그림과 같이 부하 전류 I가 증가함에 따라 감소하게 된다. 이것은 ① 전기자 권선의 저항 Ra에 의한 전압 강하인 IRa와 ② 전기자 반작용에 의한 전압강하 ea ③브러시에 의한 전압 강하 e∫ 등이 있기 때문이다. 전압 강하를 고려하면 단자 전압 V는 V=E-(IRa+ea+e∫)로 나타낼 수 있다.

2) 분권발전기 외부특성

분권 발전기에 부하를 연결하였을 때에 부하 전류를 I[A], 계자 전류를 Iƒ [A], 전기자 전류를 Ia [A], 유도 기전력을 E[V], 단자 전압을 V[V]라고 할 때, 이들의 관계는 다음과 같다.

Ia =I + Iƒ [A]

E = V + IaRa [V]

V = E - IaRa [V]

부하를 연결한 후에 부하를 증가시키면 단자 전압은 위의 그림처럼 곡선 KN 구간과 같이 점차 감소하게 된다. 부하의 크기를 점점 증가시켜 과부하가 되면 전압 강하는 급히 증가하게 되고, 부하전류는 오히려 감소하여 점 S에 도달한다.

3) 결론적으로

발전기의 회전속도를 정격 속도로 유지하고 계자전류 Iƒ 를 일정하게 유지한 상태에서 부하 전류 I[A]를 증가시켰을 때, 단자 전압 V [V]은 어떻게 변화하는가?

직권발전기의 경우에는 부하를 늘리면 전압강하가 일부 일어나기도 하지만, 전체적으로 단자전압이 증가한다. 이것은 전기자와 계자가 직렬로 연결되어 있기 때문이다.

타여자발전기, 분권발전기에서 유도 기전력을 E[V]과 단자 전압 V [V]이 일정하게 유지되고 있을 때,

부하를 늘리면 부하전류가 증가하고 단자전압은 떨어진다.

이러한 이유는 타여자발전기 또는 분권발전기는 전기자와 계자가 별도 분리(타여자)되어 있거나 병렬로 일정하게 계자전류를 공급해 주고 있어 부하전류가 계자에 영향을 미치지 않는다.(즉 계자의 저항이 변하지 않는 이상 계속 처음 공급해준 전압과 전류가 처음처럼 그대로 걸리기 때문이다).   이러한 상태에서 전기자권선저항에 의한 전압강하, 전기자반작용에 의한 전압강하, 전기자, 브러쉬에 의한 전압강하로 단자전압이 떨어지는 특성을 가진다.