동기발전기

Synchronous Generator

동기발전기는 회전자를 동기속도로 돌려 주파수가 정해진 전력을 만들어요. f=PN/120, 여자방식, 전압변동·병렬운전이 핵심이에요. 발전·비상 전원 이해의 중심 기기예요. 주파수·구조 관계를 따라 동기발전 원리를 정리해 봐요.

동기발전기 원리: 자석을 돌려 전기를 만든다

극수 P4

회전속도 N1800 rpm

💡 발전기의 핵심 원리

①회전자에 전자석(계자)을 놓고 외부에서 돌린다

②고정자(전기자) 코일에 교류 전압이 유도된다

③회전 속도와 극수가 발생 주파수를 결정한다

④한국: 60Hz를 만들려면 4극일 때 1800rpm으로 돌려야 한다

주파수와 동기속도

발생 주파수

f = P × N120

f: 주파수[Hz], P: 극수, N: 회전속도[rpm]

🎯 현재 설정값

①극수 P=4, 속도 N=1800rpm

②발생 주파수 f = 4×1800/120 = 60.0Hz

③한국 전력계통은 60Hz이므로 4극 발전기는 1800rpm이 필요하다

발전기 구조와 여자방식

발전기 구조

회전계자형을 쓰는 이유

여자 방식

계자에 DC를 공급하는 방법

전압변동률과 병렬운전

전압변동률

ε = V₀ - VV × 100 [%]

V₀: 무부하 전압, V: 정격(부하) 전압

병렬운전 조건

List발전기 병렬운전 5대 조건

기전력(전압) 크기

무효순환전류 방지

같아야 함

주파수

난조(헌팅) 방지

같아야 함

위상

동기화 전류 방지

같아야 함

파형

고조파 순환전류 방지

같아야 함

상순(상회전 방향)

3상 순서 일치

같아야 함

💡 병렬운전이 필요한 이유

①한 대로 부족한 전력을 여러 대로 공급

②예비기 확보로 안정적 전력 공급

③조건이 안 맞으면 거대한 순환전류 → 기기 파손

총정리

주파수 공식

f = PN120

극수 × 회전수 / 120 = 주파수

전압변동률

ε = V₀ - VV × 100%

무부하전압과 부하전압의 차이 비율

🎯 시험 포인트

①f=PN/120 공식 반드시 암기

②회전계자형이 표준 (전기자가 고정)

③병렬운전 5대 조건: 전압·주파수·위상·파형·상순

④전압변동률: 작을수록 좋은 발전기

⑤60Hz, 4극 → 1800rpm 필요