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전압변동률

Voltage Regulation

전압변동률이란?

📉 부하를 빼면 전압이 얼마나 뛰는가?

발전기에 부하가 걸려있다가 갑자기 부하를 제거하면, 단자전압이 변한다.

①정격 부하 시 단자전압(Vn)에서 무부하 시 전압(E₀)까지 얼마나 변하는지를 %로 표현한 것이다.

전압변동률 정의

ε = E₀ − V_nV_n × 100 [\%]

무부하 기전력과 정격전압의 차이를 비율로 표현

동기 임피던스법 페이저

정격전압 Vn220 V

전기자 전류 Ia10 A

동기 리액턴스 Xs (%Z)50%

동기 임피던스법 페이저 다이어그램 — 역률별 전압변동률 비교

🔍 역률에 따른 변동률

지상역률: E₀ > V → 전압변동률이 (+) 양수, 크다!

①부하 제거 시 전압이 올라감 — 실제 발전기에서 가장 흔한 상황

E₀ 계산 공식

동기 임피던스법

E₀ = √{(Vcosθ + I_aR_a)² + (Vsinθ ± I_aX_s)²}

지상(+), 진상(−). ε = pcosθ ± qsinθ (간략식)

V=220V, Ia=10A, Xs=11.0Ω, Ra=0.55Ω, cosθ=0.8

E₀ = 302.5 V → ε = 37.5%

부하 제거 시 전압 상승

Ra 무시 간략식

E₀ ≈ √{(Vcosθ)² + (Vsinθ ± I_aX_s)²}

시험에서 주로 사용. sinθ 앞 부호: 지상(+), 진상(−)

⚠️ sinθ 앞 부호 주의!

지상역률: Vsinθ + IaXs (양의 부호 → E₀ 커짐)

①진상역률: Vsinθ − IaXs (부호 반대 → E₀ 작아짐)

②암기법: 'C(용량성)발(발전기)증(증자)자' — 진상 부하에서 발전기는 증자

①즉 진상(C) → 증자 → V↑ → E₀<V → ε<0

간략 전압변동률 공식

% 전압변동률 간략식

ε ≈ pcosθ ± qsinθ [%]

p=%r(저항강하율), q=%x(리액턴스강하율). 지상(+), 진상(−)

최대 전압변동률

ε_max = √(p² + q²) (cosθ = p√(p²+q²)일 때)

지상역률에서 최대. %Z와 같은 값

시험 정리

전압변동률

ε = E₀−V_nV_n×100

핵심 정의

간략식

ε ≈ pcosθ ± qsinθ

지상(+) 진상(−)

지상 → ε > 0

전압 상승 (감자)

가장 흔함

진상 → ε < 0 가능

전압 하락 (증자)

C발증자

📝 시험 포인트

①전압변동률 = (E₀ − Vn)/Vn × 100% — Vn 기준!

②지상역률: ε > 0 (양수, 큰 값), 역률1: ε > 0 (중간), 진상역률: ε < 0 가능

③동기 임피던스법은 포화를 무시하므로 실제보다 큰 ε이 나옴 (보수적)

④sinθ 부호: 지상이면 (+), 진상이면 (−) — 시험에서 자주 실수하는 포인트

⑤C발증자: 진상(C)→발전기→증자→전압상승→ε음수

⑥최대변동률 εmax = √(p²+q²)

📝 대표 기출문제

①[기출유형] 동기발전기 Vn=220V, Ia=10A, Xs=5Ω, cosθ=0.8 지상일 때 전압변동률은? (답: E₀ 계산 후 ε=(E₀−220)/220×100)

②[기출유형] 전압변동률이 음(−)이 될 수 있는 부하는? (답: 진상역률(용량성) 부하)

③[기출유형] 전압변동률 간략식에서 지상역률일 때 부호는? (답: ε ≈ pcosθ + qsinθ — 플러스)