해설 보기
정답동기리액턴스가 크면 전압변동률이 커지므로 부하변화에 따른 단자전압 변동은 오히려 증가합니다.
핵심 개념
동기리액턴스와 단락비의 관계
동기발전기의 동기리액턴스 Xs는 단락비 Kc와 대략 반비례 관계(Kc ≒ 1/Xs[p.u.])에 있습니다. 따라서 동기리액턴스가 크다는 것은 단락비가 작은 기계, 즉 '동기계(銅機械)'라는 뜻입니다. 동기계는 철을 적게 쓰고 권선(구리)을 많이 쓰므로 기계 치수가 작고 값이 싸며 철손이 적어 효율은 좋지만, 전기자 반작용이 커서 단락전류가 작고 전압변동률이 크며 안정도와 최대출력이 낮아집니다. 이 문항은 Xs 증가가 각 특성에 미치는 영향을 정확히 구분할 수 있는지를 묻고 있습니다.
선지별 해설
①지속단락전류는 Is = E/Xs로 결정되므로 동기리액턴스가 커지면 단락전류는 감소합니다. 단락비가 작아진다는 말과 같은 의미입니다.
②동기발전기의 출력은 P = (EV/Xs)sinδ이고 최대출력은 EV/Xs입니다. Xs가 커지면 최대출력이 작아지고 그만큼 안정도도 낮아집니다.
③Xs가 큰 기계는 단락비가 작은 동기계로, 철심 사용량이 적어 철손이 감소하고 그 결과 효율이 높아집니다. 대신 전기자 반작용이 커지는 단점이 있습니다.
④Xs가 크면 부하전류에 의한 내부 전압강하와 전기자 반작용이 커져 전압변동률이 증가합니다. 즉 부하변화에 따른 단자전압 변동은 감소가 아니라 증가하므로 이 선지가 옳지 않습니다.
해설 보기
정답자속이 일정하면 T ∝ Ia이므로 전류가 2배가 되면 토크도 2배인 2To가 됩니다.
핵심 개념
직류전동기의 토크와 전기자전류의 비례관계
직류전동기의 토크는 T = k·φ·Ia로 표현되며, 자속 φ가 일정하게 유지되면 토크는 전기자전류 Ia에 정비례합니다. 분권전동기는 계자권선이 단자전압에 병렬로 연결되어 있어 단자전압이 같으면 계자전류와 자속이 거의 일정하게 유지되는 것이 특징입니다. 문제에서 '자속은 일정하다'는 단서까지 주었으므로 전기자저항 0.5 Ω이나 단자전압 220 V 같은 수치는 역기전력 계산용 미끼일 뿐, 토크 계산에는 필요하지 않습니다.