동력설비 - 유도기의 유기기전력

동력설비 - 유도기의 유기기전력

 

 

회전자계는 공극의 내부에서 자석이 회전할 때 나타난다. 이러한 효과는 양극기에서 한 쌍의 자석이 회전할 때 나타난다. 즉, 정현파 자계는 공극 속에서 자석과 함께 회전하며, 이때 최대치는 자석의 중앙부근에서 나타난다. 이러한 효과에 대한 설명은 아래의 그림에서 보여지고 있다.

 

회전자계는 상코일 aa', bb' 및 cc'에서 기전력을 유기한다. 유기기전력에 대한 표현식은 패러데이의 법칙을 이용하여 구할 수 있다.

공극에서 자속밀도 분포는 다음과 같이 표현할 수 있다.

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한 극당 공극자속(air gap flux per pole)

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- l : 고정자의 축 길이

- r : 고정자의 공극표면까지의 반지름

상코일은 권선수가 N개인 전피피코일을 뜻한다.(아래그림에서 보이듯 각 상코일은 180도 전기각으로 떨어져 있다.)

회전자계가 이동함에 따라 코일의 자속 쇄교수도 변화한다. 코일 aa',에서의 자속쇄교소는

(그림 a)일 때 최대치를 가지며

에서 "0" 이 된다. 즉, 자속쇄교수는 cosine값에 따라 자속쇄교수

는 변화된다. 즉,

그러므로 aa'의 상코일에서 유기되는 기전력은 파라데이의 법칙에 의해 다음과 같이 얻을 수 있다.

다른 상코일의 유기기전력 역시 정현파이며 전기적으로는 다른 상과는 120도 떨어져 있다. 즉,

식 4로부터 유기기전력의 실효치(rms Value)는

여기서 f는 주파수로 식 7은 변압기의 유기기전력과 같은 형식이다. 그러나 식 7에서 ΦP는 유도기의 상당 자속을 나타낸다.

식 7은 상당 실효전압이다. N은 상당 직렬로 연결된 권선의 총 권선수로서 집중 전피치권선을 이룰 때의 권선수가 된다. 실제 교류기에서는 철과 동을 효율적으로 사용하고 파형을 개선하기 위해 상권선을 많은 슬롯 속에 효과적으로 분포시켜야 한다. 각 상의 분포권은 여러코일이 위치가 다른 슬롯에 배치되어 있으므로 각 상코일에서 유기되는 기전력의 위상은 서로 일치하지 않는다. 따라서 분포권의 코일이 슬롯 속에서 직렬로 분포되어 있을 때 각 상에서 발생하는 기전력의 페이서 합은 절대치의 합보다는 작다. 그러므로 권선계수라고 불리는 감소계수 Kw는 약 0.85~0.95이다. 그러므로 분포권선에 한 상당 유도기전력의 실효치는 다음과 같이 구할 수 있다.

여기서 Nph는 한 상당 직렬로 연결된 권선의 총 권선수 이다.