직류발전기의 병렬운전

큰 공장에서 전력 수요가 많으면 발전기 여러 대를 연결해야 한다.

①이때 발전기를 나란히 연결하는 것이 '병렬운전'이다.

②직렬이 아니라 병렬인 이유: 전압을 같게 유지하면서 전류(용량)를 늘리려고!

③마치 고속도로 차선을 늘리는 것과 같다 — 차선(발전기)이 많을수록 차(전류)가 더 많이 흐를 수 있다.

①부하 변동에 유연하게 대응 (수요↑ → 발전기 추가 투입)

②하나가 고장나도 나머지가 계속 운전 (신뢰성↑)

③각 발전기를 경제적 부하점에서 운전 가능 (효율↑)

④정비 시 나머지로 운전 계속 가능

병렬운전을 하려면 반드시 지켜야 할 조건이 있다:

①

• 기전력(EMF)이 같아야 한다 → E₁ ≈ E₂

②

• 극성이 같아야 한다 → (+)끼리, (-)끼리 연결

③

• 외부특성이 수하특성(부하↑ → V↓)이어야 한다

④E₁ ≠ E₂이면 어떻게 될까? → 슬라이더로 확인해보자!

E₁ > E₂로 설정해보자. 바 그래프를 보면:

①G1이 더 많은 부하를 떠안고, G2는 적게 분담한다

②극단적으로 E₁ >> E₂이면 G2가 부하를 안 지고 오히려 전동기로 동작!

③이러면 G2에 역전류가 흘러 과열·손상 위험

④따라서 E₁ ≈ E₂ 조건이 필수!

①E가 높은 발전기가 더 많은 부하를 분담한다

②Ra가 작은 발전기가 더 많은 부하를 분담한다

③E₁=E₂이고 Ra₁=Ra₂이면 → 부하를 정확히 반반 분담

④Ra가 다르면 '같은 E'여도 분담이 불균등해진다

분권발전기는 수하특성(부하↑ → V↓)을 갖는다.

①수하특성 = 자연적인 부하 분담 조절 기능

②한쪽 발전기가 부하를 더 많이 지면 → V↓ → 전류가 줄어든다

③반대쪽은 상대적으로 V가 높아져 → 전류가 늘어난다

④자동으로 균형이 맞춰진다! → 균압선 불필요

직권발전기는 상승특성(부하↑ → V↑)을 갖는다.

①한쪽이 부하를 조금 더 지면 → I↑ → Φ↑ → E↑ → V↑

②V가 올라가니까 더 많은 전류가 몰려온다 → 악순환!

③결국 한쪽에 전류가 몰리고 다른 쪽은 0 → 불안정

④해결책: 균압선(Equalizer) 연결 → 두 직권계자에 같은 전류가 흐르도록 강제

①차복권(under-compound): 수하특성 → 분권과 같이 안정 병렬운전 가능

②평복권(flat-compound): 거의 수평 → 안정

③과복권(over-compound): 상승특성 → 직권과 유사한 불안정 → 균압선 필요

분권

직권

①병렬운전 조건 3가지: 기전력 같을 것, 극성 같을 것, 수하특성일 것

②부하 분담: V = E₁ − I₁Ra₁ = E₂ − I₂Ra₂, I₁+I₂=IL

③분권발전기: 수하특성 → 안정적 병렬운전 가능 (균압선 불필요)

④직권발전기: 상승특성 → 불안정 → 균압선(Equalizer) 필요

⑤과복권: 상승특성 → 균압선 필요할 수 있음

①[기출유형] 직류 분권발전기 2대 병렬운전에서 E₁=230V, Ra₁=0.2Ω, E₂=225V, Ra₂=0.3Ω일 때 각 분담전류는? (답: V 먼저 구하고 I=(E−V)/Ra)

②[기출유형] 직류발전기 병렬운전 시 균압선이 필요한 것은? (답: 직권발전기, 과복권발전기)

③[기출유형] 병렬운전 조건이 아닌 것은? (답: 주파수 — 직류이므로 주파수 조건 없음)