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전기자 반작용

Armature Reaction

전기자 반작용이란?
⚙️ 부하를 걸면 자석의 세기가 변한다!
무부하 상태에서는 계자 자속(Φf)만 존재한다.
①그런데 부하를 연결하면 전기자에 전류(Ia)가 흐르고, 이 전류가 만드는 자속(Φa)이 생긴다.
②Φa가 원래 Φf에 영향을 주는 현상이 바로 '전기자 반작용'이다.
③수도관 비유: 메인 수압(Φf)에 대해 지류(Φa)가 수압을 높이거나 낮추는 것과 비슷하다.
역률에 따른 전기자 반작용
60%

동기기 전기자 반작용 — 역률별 자속 방향과 페이저 다이어그램

🔍 3가지 경우를 비교하자
저항 부하: Ia가 E와 동상 → Φa가 Φf에 수직
①주자속을 약화시키지도 강화시키지도 않고, 자속 분포를 찌그러뜨린다 (교차자화).
①실효적으로는 약간의 감자 효과
감자·증자·교차자화 비교
지상역률 → 감자
지상역률 (cosθ < 1, 유도성) → 감자 작용
Φa가 Φf를 약화 → 단자전압 하락. 발전기 운전 시 가장 흔하고 중요
진상역률 → 증자
진상역률 (cosθ < 1, 용량성) → 증자 작용
Φa가 Φf를 강화 → 단자전압 상승. 콘덴서 부하, 경부하 송전선
역률1 → 교차자화
역률 1 (cosθ = 1, 저항성) → 교차자화 작용
Φa가 Φf에 수직 → 자속 분포 왜곡 (편자 작용)
등가 리액턴스와 동기 임피던스
동기 리액턴스
Xs = Xa + Xl
동기 리액턴스 = 전기자 반작용 리액턴스 + 누설 리액턴스
동기 임피던스
Zs = Ra + jXs
Ra는 전기자 저항, 보통 Xs >> Ra
💡 왜 리액턴스로 바꾸는가?
자속 변화 → 기전력 변화라는 복잡한 자기적 현상을
①전압 강하(jXs·Ia)라는 간단한 전기적 등가로 변환하면
①회로 해석(페이저 다이어그램, 등가회로)이 훨씬 쉬워진다.
시험 정리
지상→감자
유도성 부하
전압↓
진상→증자
용량성 부하
전압↑
역률1→교차자화
저항 부하
자속왜곡
동기리액턴스
Xs = Xa + Xl
전기자반작용 리액턴스 + 누설 리액턴스
📝 시험 포인트
①지상역률(유도성) → 감자, 진상역률(용량성) → 증자 (핵심!)
②순수 저항 부하(역률1) → 교차자화 (편자 작용)
③감자 작용 보상: 여자전류를 증가시켜 Φf를 키움
④동기 리액턴스 Xs = Xa + Xl에서 Xa >> Xl이 일반적
⑤전기자 반작용은 부하가 커질수록(Ia↑) 영향이 커짐
📝 대표 기출문제
①[기출유형] 동기발전기에 유도성 부하를 걸면 전기자 반작용은? (답: 감자 작용 — 주자속 감소)
②[기출유형] 동기발전기의 단자전압이 무부하 때보다 높아지는 경우는? (답: 진상역률(용량성) 부하 — 증자 작용)
③[기출유형] 동기 리액턴스 Xs의 구성은? (답: Xs = Xa(전기자반작용) + Xl(누설))