전압 방정식과 전압변동률

E(유기기전력) = 전기자 내부에서 만들어진 전압

①V(단자전압) = 외부 부하에 실제로 걸리는 전압

②왜 다를까? → 전기자에는 저항(Ra)이 있기 때문!

③전류가 Ra를 통과하면서 전압이 일부 소모된다 (Ia·Ra)

④쉽게 말해: E는 '만든 전압', V는 '남은 전압'

스마트폰 배터리가 4.2V(E)인데, 내부 저항 때문에 실제 출력은 3.9V(V).

①차이 0.3V는 내부 저항에서 열로 소비됨

②직류기도 마찬가지! E에서 Ia·Ra만큼 빼면 V가 된다

③전류(Ia)가 클수록, 저항(Ra)이 클수록 차이가 커진다

왼쪽 초록 바(E)에서 빨간 부분(Ia·Ra)을 빼면 오른쪽 노란 바(V)가 된다.

①Ia 슬라이더를 올려보자 → 빨간 부분이 커지고 V가 줄어든다

②Ra 슬라이더를 올려보자 → 같은 효과! 내부 손실 증가

③Ia=0 (무부하)이면? → V = E (전압강하 없음!)

발전기는 만든 전압(E)에서 세금(Ia·Ra)을 내고 나머지(V)를 부하에 준다.

①세금 = 전류 × 저항 = Ia·Ra

②전류가 많을수록(부하↑) 세금도 많아짐

③저항이 클수록 세금도 많아짐

전동기 모드로 전환해서 바 그래프를 비교해보자.

①발전기: V = E − Ia·Ra (E에서 빼기)

②전동기: V = E + Ia·Ra (E에 더하기!)

③왜? 전동기는 외부에서 전압(V)을 받아서 사용하는 쪽이니까

④외부 전압 = 역기전력 + 내부 저항 손실

발전기: E > V (만든 게 더 크다 → 전압강하)

①전동기: V > E (받은 게 더 크다 → 역기전력+손실)

②둘 다 내부에서 Ia·Ra만큼 열로 소비되는 건 같다

③이 열이 곧 '동손(copper loss)'이다

발전기에 부하를 걸면 단자전압이 떨어진다.

①V₀ = 무부하일 때 전압 (= E, 왜냐하면 Ia=0)

②Vn = 정격 부하일 때 전압 (= E − Ia·Ra)

③전압변동률 = 그 차이를 정격전압 대비 %로 표현

④현재 설정: ε = {((emf - (emf - ia * ra)) / (emf - ia * ra) * 100).toFixed(1)}%

①ε이 작다 = 부하가 변해도 전압이 안정적

②이상적: ε = 0% (부하 변동에 무관하게 V 일정)

③타여자 발전기: ε이 작다 (자속이 일정하니까)

④직권 발전기: ε이 매우 크다 (전압이 들쭉날쭉)

①발전기 V = E − IaRa에서 V < E (항상!)

②전동기 V = E + IaRa에서 V > E (항상!)

③무부하(Ia=0)이면 발전기 V = E, 전동기도 V = E

④전압변동률 공식에서 V₀ = 무부하 전압 ≈ E (분모는 Vn!)

⑤분권발전기에서 Ia = IL + If 잊지 말 것! (여자전류 포함)