동기 발전기의 전기자 반작용 (전기기기)

 

동기 발전기의 전기자 반작용

 

동기 발전기의 전기자 반작용(armature reaction)은 발전기 운전 시 전기자 권선에 흐르는 전류가 만들어내는 자기장이 기존의 주 자극 자기장에 미치는 영향을 말합니다. 이는 발전기의 성능과 출력 전압에 중요한 영향을 미칩니다.

 

 

전기자 반작용의 원리

1. 기본 개념

● 동기 발전기에서 자극(로터)에 의해 생성된 주 자극 자기장은 전기자(스테이터)에 전기자 기전력을 유도합니다.

 

● 이때, 전기자 권선에 부하가 연결되면 전기자에 전류가 흐르게 되며, 이 전류는 자기장을 생성합니다.

 

● 전기자 전류에 의해 생성된 이 자기장은 기존의 주 자극 자기장과 상호작용하여 총 자기장을 변화시킵니다.

 

2. 전기자 반작용의 영향

● 전기자 반작용은 부하의 종류에 따라 주 자극 자기장에 다양한 영향을 미칩니다. 주 자극 자기장을 강화하거나 약화시킬 수 있습니다.

 

 

부하 종류에 따른 전기자 반작용

1. 유효 전력 부하 (저항성 부하)

• 저항성 부하에서는 전기자 전류가 자극 전압과 동일한 위상에 있습니다.
• 전기자 반작용은 주로 자화 작용을 하며, 주 자극 자기장을 약화시킵니다. 이는 발전기의 내부 임피던스를 증가시키고, 출력 전압을 감소시킵니다.

 

2. 무효 전력 부하 (용량성 부하 및 유도성 부하)

• 용량성 부하: 전기자 전류가 자극 전압보다 앞서 위상에 있습니다.
  • 이 경우, 전기자 반작용은 탈자 작용을 하며, 주 자극 자기장을 강화합니다. 이는 출력 전압을 증가시키는 경향이 있습니다.
• 유도성 부하: 전기자 전류가 자극 전압보다 뒤서 위상에 있습니다.
  • 이 경우, 전기자 반작용은 자화 작용을 하며, 주 자극 자기장을 약화시킵니다. 이는 출력 전압을 감소시키는 경향이 있습니다.

 

전기자 반작용의 효과

1. 출력 전압 변화
   • 전기자 반작용은 발전기의 출력 전압을 변화시킬 수 있습니다. 특히, 부하가 변할 때마다 출력 전압이 달라질 수 있습니다.
   • 이를 보상하기 위해 자동 전압 조정기(AVR)가 사용되며, 발전기의 출력 전압을 일정하게 유지합니다.
2. 자화 전류 변화
   • 전기자 반작용으로 인해 발전기의 자화 전류가 변하게 됩니다. 자화 전류는 발전기의 자기장을 생성하는 데 필요한 전류로, 주 자극 자기장의 강도에 직접적인 영향을 미칩니다.
3. 발전기 효율
   • 전기자 반작용은 발전기의 효율에 영향을 미칠 수 있습니다. 주 자극 자기장이 약화되면 효율이 떨어지고, 강화되면 효율이 높아질 수 있습니다.