seegongsik

전기기사 전기기기 · V곡선과 위상특성

V-Curve & Phase Characteristics

V곡선은 동기전동기의 부하를 고정한 채 여자전류 If 만 바꿀 때 전기자 전류 Ia 가 V 자 모양으로 바뀌는 특성이다. V 의 바닥이 역률 1 인 정상여자이고, 왼쪽 부족여자에서는 뒤진 전류, 오른쪽 과여자에서는 앞선 전류가 흐른다. 부하가 커지면 V 전체가 위로 올라가고 바닥은 If 가 큰 쪽으로 옮겨 가며, 무부하 과여자 운전은 동기조상기로 이어져요. 여자전류와 부하 슬라이더를 움직이면 위 V곡선의 운전점과 아래 역률 곡선이 함께 바뀌어요.

V곡선

📊 여자만 바꿔도 전기자 전류가 바뀐다
동기전동기의 부하를 그대로 둔 채 여자전류 If 만 바꾼다.
①여자가 모자라면 전기자 전류가 커지고 뒤진 역률이 된다. 전동기가 리액터처럼 지상 무효전력을 받아들인다.
②여자가 알맞으면 전기자 전류가 가장 작고 역률은 1 이다.
③여자가 넘치면 전기자 전류가 다시 커지고 앞선 역률이 된다. 이번에는 콘덴서처럼 지상 무효전력을 내보내요.
④Ia 를 If 에 대해 그리면 알파벳 V 모양이라 V곡선이라 불러요.

V곡선과 역V곡선

100%
50%
🔍 그림 읽는 법
위 그래프의 주황 곡선이 지금 부하의 V곡선이고, 흐린 곡선 셋은 부하 25 · 50 · 80% 의 곡선이다. If 100% 는 무부하에서 E = V 가 되는 여자이다.
①점선은 곡선마다 바닥(역률 1)을 이은 선으로, 부하가 클수록 오른쪽 위로 간다.
②아래 역률 곡선은 지금 부하에서 cosθ 를 그린 것이라, 꼭대기가 위 V곡선의 바닥과 같은 If 에 있어요.
③부하가 클 때 여자를 너무 줄이면 부하각이 90° 를 넘어 탈조한다. 곡선이 왼쪽에서 끊기는 곳이 그 한계예요.

부족여자와 과여자

부족여자(E cosδ < V)
뒤진 역률 → 리액터처럼 동작
계통에서 지상 무효전력을 받아들인다
과여자(E cosδ > V)
앞선 역률 → 콘덴서처럼 동작
계통에 지상 무효전력을 내보낸다
정상여자
정상여자(E cosδ = V): 역률 1, Ia 최소
전기자 전류가 유효분뿐이라 같은 부하에서 전류가 가장 작아요
💡 무부하 과여자는 콘덴서와 같다
동기전동기를 무부하로 두고 과여자로 돌리면 이렇게 된다.
①유효전력 P 는 거의 0 이고 무효전력 Q 만 오간다.
②이것이 동기조상기의 원리이고, 다음 쪽에서 자세히 다룬다.
③전력 계통에서는 역률을 고치고 전압을 조정하는 데 써요.

시험 정리

V곡선
Ia vs If
V 자 모양
역V곡선
cosθ vs If
뒤집힌 V 자 모양
부족여자 → 뒤진 역률
E < V
리액터 동작
과여자 → 앞선 역률
E > V
콘덴서 동작
📝 시험 포인트
①V곡선의 바닥(Ia 최소)은 역률 1 인 정상여자이다.
②부족여자(If↓)는 뒤진 역률로 지상 무효전력을 받고, 과여자(If↑)는 앞선 역률로 지상 무효전력을 내보낸다.
③부하가 클수록 V곡선이 위로 올라가고(Ia 최솟값이 커진다) 바닥은 If 가 큰 쪽으로 옮겨 가요.
④역V곡선의 꼭대기(cosθ = 1)는 V곡선 바닥과 같은 If 에 있다.
⑤무부하 과여자 동기전동기가 곧 동기조상기이고, 역률 개선에 써요.
📝 대표 기출유형
①[기출유형] 동기전동기의 V곡선에서 전기자 전류가 가장 작은 점의 역률은? (답: 1. 정상여자 상태)
②[기출유형] 동기전동기를 과여자로 운전하면? (답: 앞선 역률이 되어 콘덴서처럼 동작하고, 계통의 역률을 개선한다)
③[기출유형] 동기조상기의 원리는? (답: 무부하로 돌리는 동기전동기의 여자를 조정해 무효전력만 주고받는다)
← 이전
동기전동기의 원리와 특성
다음 →
동기조상기

마지막 수정