27. Y 및 △결선에 의한 전압

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목차

가.목 적

Y와 △결선시 선간과 상간 전압 관계를 알게 한다.

나.사전질문

1.발전기를 △결선으로 했을 때의 각 상간 전압을 TABLE 1에서 보고 예정했던 전압을 계산하라.
2. 발전기를 △결선으로 했을 때 각 상간 전압을 TABLE 1에서 보고 예정했던 전압을 계산하라. TABLE 1의 결과를 이해하게 될 것임.
3. 계산과 측정한 선간 전압의 값이 일치되는가?
4. 몇 가지의 전압을 얻을 수 있는데 Y결선으로서의 장점은 무엇인가?
5. △결선으로 된 발전기에서 208volt의 선간 전압이 되었다. 이때 Armature 권선의 절연 내력 전압은 얼마나 되어야 하나? 또, Y결선으로 했을 때의 절연 내력전압은 얼마나 되어야 하나?

다.기계 기구 및 재료

1.DM-100 DC 전동기로 사용
2.SM-100-3 발전기로 사용할 동기기
3.0-125V DC 가변 전원
4.0-150V DC 가변 전원
5.0-330V 교류 전압계
6.MGB-100 DC 고정틀
7.SLA-100 Strobe 회전계

라.예비지식

자가 발전기 내에서 스쳐 지나가게 되면 A Coil, B Coil, C Coil에는 단독적으로 각각의 Coil에 정현파 전압을 발생하게 된다. 이 각 전압은 하나의 단상 전압인데, 이 Coil들의 위치가 고정자의 물리적으로 정해진 위치에 배열되어 있기 때문에 각 Coil에서 발생되는 3개의 전압도 서로 간의 시간적 차이가 존재하게 된다.
B Coil에 발생된 정현파와 A Coil에 발생된 전압은 서로가 동일한 크기와 주파수를 가지고 있다. 그러나 B Coil에 발생되는 전압을 잘 관찰해 보면, 최대치로 될 때에는 A Coil에 유기되는 전압의 최대치가 발생하는 시점보다는 전기적으로 120° 늦게 된다. 즉, 주기의 각 부분이 A보다 전기적으로 120° 늦어지는 것이다.
마찬가지로 C에 유기되는 전압의 Phase도 B에 유기되는 전압에 비해 Phase가 120°만큼 늦어진다. 각 Coil에 발생되는 전압은 순서는 극성이 바뀌면 순서도 바뀌는 것을 확인할 수 있다. 예를 들어 Coil의 단자를 반대로 연결하면 A Coil에 발생 되는 것보다 전기적 각도가 120°늦던 것이 오히려 60° 앞서게 된다.
△ 결 선
△결선은 3개(A,B,C)의 각 Coil을 극성이 직렬로 되도록 연결한 것을 말한다. (이 결선은 Program Plan의 도면 3-1에 표시해 놓았음) 도면을 검토해 보면 그 선간에 전압이 발생되는 것을 알 수 있는데(선간 전압), 이는 Coil 상호간에 발생된 전압이며(상간전압) 따라서 △결선일 때는 선간 전압이나 상 전압이 동일하다.
Y 결 선
3상 발전기에서 또 하나의 결선 방법은 Y결선인데 그림 3-2에 표시되어 있음. 여기서 주의할 점은 3개의 코일 한 끝이(동일한 극) N(중심점) 이라는 공통점에 각각 결선되어 있음을 알 수 있다. 이제 우리는 상 전압을 Line 과 N에서 얻을 수 있는데, 예를 들면 Coil A에서 발생된 전압을 L1과 N 사이에서 얻을 수 있다. 또, 한편으로는 선간 전압을 3개의 Coil중에서 어느 2개의 선 사이에서 얻을 수 있는데, 이는 2 Coil에서 생긴 전압의 상적 합의 값으로 나타난다. L1 과 L2를 예로하면 Coil A와 B이다. 여기서 주의할 점은 직렬인데 서로가 대항되는 (+ 는 +) 극성임을 알아야 한다.
상적인 분석은 아래와 같다.
첫째 할 일은, B상의 Vector를 역으로 하면, L1과 L2(VAB)사이의 전압은 VAN과 VBN의 합이다.
여기서 VAN은 VBN보다 전기적 각도로 120。가 늦는다.
VNB는 VAN보다 60。가 앞서게 된다. VAB에 대한 크기를 구하여보기로 하자.
우리는 상관계의 도면에서 2개의 같은 직각 삼각형을 얻을 수 있다. 이 직각 삼각형은 각기 30。의 각도로 되어 있고, 인접한 선의 길이는 선간 전압의 1/2로 되고, 이 사변의 전체 길이는 상간 전압이 된다.
풀이를 하면 아래와 같다.
COS30 = 0.86 = (1/2선간전압)/상간전압 따라서,
Vph*0.866 = V선간전압/2
VLine = 1.73PH VLine = 2×0.866VPH


이를 요약해 보면, Y결선 일때의 선간 전압은 상간 전압의 1.73배가 된다.
♣ 위의 실험을 통하여 실험자들은 아래와 같은 사항을 알아야 한다.
a) Y와 △결선의 차이점을 가려낼 수 있다.
b) 다른 예를 들어서 보더라도 상간 전압과 선간 전압을 계산해 낼 수 있다.

마.주의사항

1. 안전 수칙을 숙지할 것.
2. 작업 지시서를 숙지할 것.
3. 정격치를 초과하지 말 것.
4. 극성에 주의할 것.
5. 감전에 주의할 것.
6. 결선 후 지도교수의 확인을 받은 다음 전원을 투입할 것.

바.실험 실습 순서

1.2개의 회전기를 틀에 얹고 축을 맞춘 다음, 확실하게 고정한다.
2.DC 회전기를 도면 3-1에 표시한 바와같이 자기 여자식 분권 전동기로 결선한다. 전원은 off로 해 둘 것.
3.그림3-1과 같이 발전기의 계자 코일은 150V 전원에 연결하고 Armature Coil 은 △결선으로 해 놓는다. 전원은 OFF 상태로 놓아둘 것.
4.타인에게 결선 된 것을 확인 하도록 한다.
5.Motor 계자용 전류 조정기를 반시계 방향 끝까지 돌려, 저항값이 최소가 되게 한다. 전원 공급기의 출력 조절기도 위와 같이 하여 출력 전압이 0이 되도록 한다.
6.AC 전원 SW를 On 하고 0-125 전원도 On 한다.
7.Motor가 기동이 되게끔 서서히 전압을 125V 까지 올린다.
8.Strobe 회전계를 1,800RPM로 해 놓고, 계자 전류 조절기를 조정하여 Motor 속도가 1,800RPM이 되게 한다.
9.교류 발전기측 SW는 sync RUN 위치에 있는지 확인하고, 0-150V 여자 전원 SW를 On 한다.
10.전압계를 단자 3-6사이에 연결하고, 여자 전원 공급기 출력을 조절 하여 전압계의 지시를 100V가 되도록 한다. 전압계를 2와 5, 1과 4간에 연결하여도 전압의 지시는 똑같은 지시를 한다.
11.T1과 T2간 전압을 읽고 TABLE 1에 기입하고, T2와 T3, T3와 T1 간의 전압도 측정하여 보는데, 같은 지시를 하게 될 것임.
12.계자 전류를 증가시켜 상전압이 120 Volt가 되게 한다.
13.차례 11을 되풀이 해 본다.
14.140 Volt에서 차례 12,13을 되풀이 해 본다.
15.모든 SW는 off로 하고 발전기의 Armature 결선만 푼다.
16.그림 3-2에 표시한 바와 같이 발전기 Armature Coil을 Y결선으로 한다.
17.차례 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 및 14의 방법을 되풀이 해 본다.
18.모든 전원 SW는 OFF상태로 하고, 결선을 푼다.

사.결 과

TABLE 1
△결선
상 전압 선간 전압
측정값 계산값
100
120
140
Y결선
100
120
140

아.사후질문

1.△결선 때의 선간 전압은?
a) 상 전압보다 크다
b) 상 전압보다 작다
c) 상 전압과 같다
2.△결선 때의 상 전압은?
a) 선간 전압보다 크다
b) 선간 전압보다 작다
c) 선간 전압과 같다
3.Y결선시의 상 전압은?
a) 선간 전압보다 훨씬 크다
b) 선간 전압보다 훨씬 작다
c) 선간 전압과 같다
4.Y결선시의 선간 전압은?
a) 상 전압보다 훨씬 크다
b) 상 전압보다 훨씬 작다
c) 상 전압과 같다
5.SM 100-3 발전기를 Y결선 했을 때의 표준 출력 전압은?
a) 상과 Neutral 간 120 volt, 선간은 208 Volt
b) 선간은 180 Volt, Line 과 Neutral 간 208 Volt
c) 상간과 Neutral 120 Volt, 선간은 120 Volt
개인 도구