[발송배전기술사] 유도발전기!

다음은 발송배전기술사 전기기기 문제 중 유도발전기에 대한 설명입니다.

개요, 부($-$)의 슬립, 유도발전기의 정의, 특성, 장점, 단점, 용도 순으로 서술하겠습니다.

[문제] 유도발전기에 대하여 설명하시오.

[답]

1. 개요

   · 유도전동기에 외력을 가해서 회전시키면, 어떤 조건하에서는 유도발전기(Induction Generator)로 사용할 수 있다.

 

2. 부(-)의 슬립

  1) 유도전동기의 슬립($s$)은 언제나 $0 < s < 1$ 의 범위이며, 항상 양($+$)의 값이다.

  2) 3상 유도전동기의 고정자를 전원에 접속한상태에서 다른 원동기에 의해 회전자를 고정자가 만드는 회전자계의

      회전방향과 같은 방향으로 동기속도 이상으로 회전시키면 슬립(s)은 음($-$)의 값이 된다.

  3) 슬립(s)이 음($-$)의 값이면, 회전자권선은 전동기의 경우와 반대방향으로 회전자속을 자르고, 이때의 유도기전력 및

      전류의 방향은 회전자속의 방향에 대하여 반대이다.

  4) 따라서, 회전자전류와 회전자속에 의한 회전력의 방향은 회전자의 회전방향과 반대가 되고 고정자 부하전류의 방향

      도 전동기의 경우와 반대이기 때문에 원동기에서 회전자로 가는 기계적인 입력은 전기적인 출력이 되어서 고정자에

      서 부터 전원으로 돌려보내게 되어 발전기가 된다.

 

3. 유도발전기의 정의

  1) 유도기를 전동기로서의 회전방향과 같은 방향으로 동기속도 이상의 속도로 회전시켜서 발전기로 한 경우에 이것을

      유도발전기 또는 비동기 발전기(Asychronous Generator)라고 한다.

  2) 현재 풍력발전에 사용되고 있는 발전기의 대부분이 이 유도발전기이며, 발전비용의 감소와 에너지효율증대를 위해 

      단일기로는 수[MW]급까지 대형화되고 있는 추세이다.

  3) 풍력발전의 전기기계 System은 터빈, 기어 및 발전기로 구성된다.

 

4. 유도발전기의 특성

  1) 발전기의 경우에도 전동기의 경우와 같이 회전자속을 만들기 위한 여자전류는 발전기가 연결되어 있는 전원에서 공

      급을 받아야 한다.

  2) 따라서, 유도발전기는 단독으로 발전할 수 없으므로 반드시 동기발전기가 있는 전원에 접속해서 운전하여야 한다.

  3) 이 발전기의 주파수는 전원의 주파수로 정하고 회전속도에는 관계가 없다.

  4) 또, 출력은 거의 상대속도($n- n_{s} $)와 비례하기 때문에 출력을 증가하려면 속도를 증가시켜야 한다.

 

5. 유도발전기의 장점

  1) 동기발전기에 비해 가격이 싸다.

  2) 기동, 취급이 용이하고, 고장이 적다.

  3) 난조현상이 생기지 않는다.(동기발전기와 같이 동기화할 필요가 없으므로)

 

6. 유도발전기의 단점

  1) 병렬로 접속되는 동기기에서 여자전류를 취해야 한다.

  2) 공극의 치수가 작기 때문에 운전시 주의하여야 한다.

  3) 역률과 효율이 낮다.

 

7. 유도발전기의 용도

   · 소출력의 자동수력발전소 및 풍력발전 등에 사용한다.

 

 

※ 슬립($s$)

   · $s= \frac{동기속도-회전자속도}{동기속도} = \frac{ N_{s}-N }{ N_{s}} $

      ① 정지상태 : $s=1(N=0)$

      ② 동기속도 회전 : $s=0(N=N_{s})$

      ③ 전부하 운전 : $s=2.5$~$5$[%] 정도

      ④ 슬립의 범위 : $0 < s < 1$

      ⑤ 역회전시 슬립 : $ s'= \frac{ N_{s}-(-N) }{ N_{s}}$

      ⑥ 역회전시 슬립의 범위 : $1 < s < 2$

 

 

 

오늘은 발송배전기술사 전기기기 문제로 나올 법한 유도발전기에 대하여 알아보았습니다.