2. 분권 발전기의 출력극성

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담당자: 윤철중

목차

가. 실 습 목 표

  • 자여자 분권 발전기에서 원동기 회전방향, 계자자속 극성의 변화에 따른 발전기의 출력 전압 극성의 관계를 예측할 수 있다.
  • 이론적 근거를 설명할 수 있다.

나. 개 요

패러데이의 오른손 법칙에서 도체가 자속을 끊음으로서 전류가 발생한다. 직류 발전기에서 도체는 전기자 권선이며, 자속은 계자 권선에 의해서 발생한다. 직류 분권 발전기에서는 발전되는 전압이 운전 중에 계자 권선으로 자속을 형성하는데 기여한다. 즉 발전기의 극성은 전기자 (회전자)의 회전 방향과 분권 계자에 의해서 발생하는 자속의 두 가지 요소에 의해서 영향을 받는다.
분권 계자에서 발생하는 자속은 또한 전기자에 유기되는 전압이 어떻게 분권 계자와 연결되었는가에 영향을 받게 된다.
실험에서는 기계적 권선 구조가 어떠한 방식으로 연결된 것을 확인하는 것 보다, 분권 계자의 연결 방향을 바꾸는 것이 최종 발전 전압의 변화가 어떠한 관계에 있는 것인가를 확인한다.

다. 준 비 물

  • 직류기(DCG-100)
  • 캐패시터 기동 전동기(CSM-100)
  • 직류전압계(0~150V), 직류전원장치(0~150V)
  • 120V AC전원전력

라. 실 습

1. 직류발전기를 캐패시터 기동 전동기에 연결 (기계적으로 커플링)하여 그림 1-2와 같이 결선한다. 커패시터 전동기의 결선은 아래와 같다. 파란색이 정방향이라고 할 때 빨간색은 역방향 회전을 의미한다.

caption


2. 결선을 점검받은 뒤에 전동기를 기동 시키고 분권계자를 연결하지 않은 상태에서 전기자 단자간 직류전압을 측정한다. 이 전압은 분권계자에 남아있는 잔류자속에 의해 유기되는 전압이다. 보고서에 이 전압의 크기와 극성을 기록한다.
표 1-2
단계 회전방향 연결극성 실험조건
2 시계방향 caption 잔류자계에 의해 전압생성
3 시계방향 caption 적절한 분권자계로 인한 전압 확립
4 반시계방향 caption 잔류자계와 역방향회전에 의한 전압 생성
5 반 시계방향 caption 적절한 분권자계로 인한 전압 확립(역방향 회전)}
6 반시계방향 caption 역극성에 의한 전압 소실


3. 가변 저항기의 저항 값을 최대로 한 후, 분권계자를 전기자단자에 병렬로 연결한다. 그리고 나서 가변저항기의 저항을 천천히 감소시킨다(이렇게 함으로써 분권의 전류가 커지고 자계의 값이 점점 커지게된다). 만약 발전기 전압이 상승하기 시작하면 결선의 극성이 맞는 것이다. 이와 반대로 전압이 감소하면 분권계자 권선과 결선 과정이 반대의 극성으로 된 것이다. 표1-2에 결선의 연결 및 전기자와 계자극성을 기록한다.
4. 전동기를 정지시키고 전동기측의 결선을 변경하여 회전방향을 반대로 한다. 분권계자를 연결하지 않고 현 상태의 회전방향에 대한 전기자 단자간 직류전압을 측정한다. 표1-2에 이 전압의 크기, 극성과 연결 상황을 기록한다.
5. 발전기가 회전방향으로 확립되기 위해서는 분권계자의 의해서 발생한 자속의 방향과 잔류자속의 방향이 같아야하므로 실험방법의 전기자와 계자사이의 병렬 연결관계를 정 극성 또는 역극성으로 조정 한 다음, 실험방법 3에서와 같이 발전기를 동작시키고 계자와 전기자의 극성을 조사한다.
6. 발전기가 역회전 되지 않는 원동기인 경우에 회전방향은 변하지 않고 앞에서 조사한 방식으로 역극성을 활용하는 방법이 필요하다. 잔류자속의 방향도 조정이 가능한데, 새로운 잔류 자속을 남기려면 원하는 방향으로 계자에 일정한 자계의 세기가 생기도록 해주어야 한다. 이를 달성하려면 전기자단자로부터 분권계자와 가변저항기를 분리하고 실험방법 5의 결과에서 지시한 것으로부터 역극성인 분권계자와 가변저항기를 150V DC 전원장치에 연결한다. 전원장치를 직접 분권계자에 연결하여 약 15초동안 결선을 유지하면 새로운 방향의 잔류자계를 생성하게 할 수 있다. 실험방법 3과 동일하게 전기자단자에 분권계자를 다시 연결하고 발전기를 기동시킨다. 보고서에 새로운 극성과 결선을 기록한다.

마. 실 습 평 가

1. 회전 방향의 변화에 따른 발전 전압의 극성을 설명한다.
2. 분권 계자 권선의 연결방법 변화에 따른 발전 전압의 극성을 설명한다.
개인 도구