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23편 – 동기발전기의 전압변동률과 단락비(SCR)의 의미 동기발전기는 전력 계통에서 일정한 전압과 주파수를 유지하는 핵심 설비이며, 이러한 안정성을 평가하는 대표적인 지표가 바로 전압변동률과 단락비이다. 전기기사 시험에서는 이 두 개념을 단순 공식 암기가 아니라, 서로 어떤 관계를 가지고 있으며 실제 운전에 어떤 영향을 미치는지를 묻는 문제가 반복적으로 출제된다. 따라서 개념의 정의부터 물리적 의미, 그리고 실무적 해석까지 함께 이해하는 것이 매우 중요하다.전압변동률이란 발전기가 무부하 상태에서 정격 부하 상태로 변화할 때, 단자 전압이 얼마나 변하는지를 나타내는 지표이다. 일반적으로 발전기는 부하가 연결되면 전기자 반작용과 내부 임피던스의 영향으로 단자 전압이 감소하게 된다. 이때 무부하 전압과 정격 부하 전압의 차이를 백분율로 나타낸 것이 전압변동률이며,.. 2025. 12. 14.
22편 – 동기발전기의 원리와 유도발전기·동기전동기와의 차이 동기발전기는 현대 전력 계통의 중심에 있는 가장 중요한 발전기이며, 우리가 사용하는 교류 전력의 대부분은 동기발전기를 통해 생산된다. 동기발전기는 회전자의 자속과 고정자의 전기적 구조가 정밀하게 맞물려 일정한 주파수와 전압을 만들어내는 장치로, 안정적인 전력 공급을 위해 반드시 이해해야 할 핵심 기기이다. 전기기사 시험에서는 동기발전기의 기본 원리뿐 아니라, 유도발전기와의 차이, 그리고 동기전동기와의 구조적·개념적 비교가 반복적으로 출제되기 때문에 이 세 가지를 하나의 흐름으로 이해하는 것이 매우 중요하다. 동기발전기의 기본 원리는 회전자에 형성된 자계가 일정한 속도로 회전하면서 고정자 권선을 절단함으로써 기전력을 유기하는 데 있다. 회전자는 직류 전원을 통해 여자되며, 이로 인해 N극과 S극이 형성된.. 2025. 12. 14.
21편 – 동기전동기의 기동 방식과 여자 제어, 풀인·풀아웃 현상의 이해 동기전동기는 일정한 속도와 우수한 역률 특성이라는 강력한 장점을 지니고 있지만, 그 대가로 구조와 운전 방식이 복잡하다는 특징을 함께 가지고 있다. 특히 동기전동기는 스스로 회전을 시작할 수 없다는 본질적인 한계를 지니고 있기 때문에, 반드시 별도의 기동 방식이 필요하며, 이 과정에서 여자 제어와 안정 조건이 매우 중요하게 작용한다. 이러한 특성은 전기기사 시험에서 자주 비교·서술 문제로 출제되며, 실제 산업 현장에서도 동기전동기를 안전하게 운전하기 위해 반드시 이해해야 하는 핵심 이론이다. 동기전동기의 기동이 어려운 이유는 회전자에 이미 형성된 자극과 고정자의 회전자계가 정지 상태에서 계속해서 끌어당기고 밀어내는 힘만 반복할 뿐, 연속 회전을 만들어내지 못하기 때문이다. 이를 해결하기 위해 가장 널리.. 2025. 12. 14.
20편 – 동기전동기의 구조와 동기속도, 그리고 유도전동기와의 본질적 차이 전동기 이론에서 유도전동기를 충분히 이해했다면, 다음으로 반드시 넘어가야 할 장치가 바로 동기전동기이다. 동기전동기는 이름 그대로 회전자 속도가 전원의 주파수에 의해 결정되는 ‘동기속도’로 정확히 회전하는 전동기로, 산업 현장에서의 활용 목적과 운전 특성이 유도전동기와 근본적으로 다르다. 유도전동기가 슬립을 기반으로 토크를 발생시키는 반면, 동기전동기는 슬립이 존재하지 않는 상태에서 안정적으로 운전된다는 점에서 전동기 이론의 중요한 전환점이 된다. 이러한 차이를 이해하는 것이 동기전동기를 제대로 공부하는 첫걸음이다. 동기전동기의 구조는 기본적으로 고정자와 회전자로 이루어져 있으며, 고정자는 삼상 교류 전원을 공급받아 회전자계를 생성하는 역할을 한다. 이 부분은 삼상 유도전동기와 거의 동일하다. 그러나 .. 2025. 12. 14.
19편 – 단상 유도전동기의 회전자기 원리와 기동 방식의 모든 것 유도전동기라고 하면 대부분은 삼상 전원을 사용하는 삼상 유도전동기를 떠올리지만, 실제로 우리의 생활 환경 속에서 가장 많이 쓰이는 전동기는 바로 단상 유도전동기이다. 냉장고, 세탁기, 에어컨 실내기, 선풍기, 보일러 펌프, 작은 공조 장비까지 대다수의 가정·상업용 기계가 단상 전원만을 공급받기 때문에 단상 유도전동기는 산업 현장에서 삼상 전동기만큼이나 중요한 위치를 차지한다. 그러나 단상 유도전동기는 삼상과 달리 전원을 하나만 사용하기 때문에 ‘회전자기’가 자연스럽게 만들어지지 않는 구조적 한계를 갖는다. 이 한계를 극복하는 과정이 바로 단상 전동기의 원리를 이해하는 핵심이며, 전기기사 시험에서도 이 부분을 집중적으로 묻는다.단상 유도전동기의 가장 큰 특징은 정지 상태에서는 토크가 0이라는 사실이다. .. 2025. 12. 12.
18편 – 유도전동기의 토크-슬립 특성과 전동기 운전의 본질 삼상 유도전동기를 이해할 때 가장 중심이 되는 개념을 하나 꼽으라면 단연 토크-슬립(T–s) 특성곡선이다. 이 곡선은 전동기가 정지 상태에서부터 정격 속도에 이르기까지 어떤 토크를 내며, 부하 조건에 따라 어떻게 운전점이 달라지는지를 결정하는 일종의 ‘운동학적 지도’와 같다. 아무리 기동 방식, 효율, 회전자 구조 등을 이해하고 있어도 토크-슬립 특성을 이해하지 못하면 전동기의 실제 동작을 온전히 파악하기 어렵다. 유도전동기의 미묘한 본질은 슬립이 존재해야만 토크가 발생한다는 점이다. 슬립이 0이면 회전자는 동기속도를 완전히 따라잡아 자속 변화가 없어지고, 결과적으로 유도기전력도 발생하지 않으므로 토크도 생기지 않는다. 반대로 전동기가 정지해 있을 때는 슬립이 1이 되어 최대 자속 변화를 겪고, 큰 유.. 2025. 12. 12.
17편 – 삼상 유도전동기의 기동 방식과 각 방식의 특성 삼상 유도전동기는 구조가 견고하고 유지보수가 거의 필요 없다는 강력한 장점을 가지고 있지만, 그럼에도 기동 시에는 비교적 큰 전류가 흐른다는 특성이 있다. 유도전동기의 회전자는 정지해 있을 때 슬립이 1이 되므로 최대 자속 변화가 발생하고, 그 결과 유도기전력도 커지며 정격전류의 수배에 달하는 기동전류가 흘러 전원이 순간적으로 부담을 느끼게 된다. 이 때문에 산업 현장에서는 전동기의 크기와 설비 여건에 맞추어 다양한 기동 방식을 적용하며, 이를 이해하는 일은 전기기사 시험뿐 아니라 실제 전기 설비 운용에서도 필수적인 기본 지식이다. 기본적으로 기동 방식은 크게 직입 기동, Y-Δ 기동, 리액터 기동, 부하분리 기동, 그리고 권선형 전동기의 경우 슬립 링 저항 기동으로 나눌 수 있으며, 각 방식은 기동전.. 2025. 12. 10.
16편 – 삼상 유도전동기의 구조와 회전자계 생성 원리 삼상 유도전동기는 산업 현장에서 가장 널리 사용되는 전동기이며, 전기기사를 준비하는 과정에서도 반드시 명확하게 이해해야 하는 핵심 장치다. 특히 전동기의 기초 원리 중 하나인 ‘회전자계의 생성’은 유도기뿐 아니라 동기기, 변압기 이해로도 연결되며 전기 기초 이론 전체를 묶는 중요한 연결고리 역할을 한다. 삼상 유도전동기의 기본 원리를 설명하려면 먼저 그 구조를 차근차근 뜯어볼 필요가 있다. 이 전동기는 크게 고정자와 회전자로 이루어져 있으며, 고정자는 철심과 고정자 권선으로 구성되어 삼상의 전압이 공급되는 부분이다. 반면 회전자는 두 가지 타입, 즉 **와운드형(권선형)**과 **케이지형(스크롤 케이지형)**이 존재하는데, 실제 현장에서는 케이지형 회전자가 압도적으로 많이 쓰인다. 그 이유는 구조가 간.. 2025. 12. 10.
14편 – 변압기의 절연과 내전압 시험의 원리 변압기는 고전압과 저전압을 동시에 다루는 장치이기 때문에 절연 성능이 매우 중요하고, 이 절연 성능이 변압기의 수명과 안전성에 직접적인 영향을 미친다. 전력 설비 중 절연의 중요성을 가장 크게 다루는 분야가 바로 변압기인데, 이는 내부 구조가 고전압 권선, 저전압 권선, 철심, 절연유, 절연지 등 여러 절연체로 이루어져 있기 때문이다. 이러한 절연체들은 서로 다른 역할을 수행하면서 전기적 간섭을 방지하고, 외부 이상전압이나 내부 전압 스트레스에도 견딜 수 있는 수준의 강도가 요구된다. 변압기는 운전 중 높은 전압이 걸리기 때문에 권선과 권선 사이, 권선과 철심 사이, 절연유와 탱크 사이 등 다양한 부분에 전기적 스트레스가 존재하며, 이를 안전하게 유지하기 위해 절연 구조가 정교하게 설계된다. 변압기 절.. 2025. 12. 9.
13편 – 변압기의 온도상승과 냉각 방식의 이해 변압기는 전력 계통에서 장시간 연속 운전을 해야 하는 대표적인 장치이기 때문에 내부에서 발생하는 열을 어떻게 관리하고 냉각하느냐가 매우 중요한 요소가 된다. 변압기 내부에서는 동손과 철손이 지속적으로 발생하면서 온도가 상승하게 되고, 이 온도는 절연물의 노화와 성능 저하에 직결된다. 절연물은 일정 온도 이상에서는 급격하게 열화가 진행되기 때문에 변압기의 수명을 좌우하는 가장 중요한 요인 중 하나가 바로 온도상승이다. 일반적으로 변압기의 수명은 절연물의 수명이라고 말할 정도로 절연체가 받은 열적 스트레스가 전체 장치의 내구성과 안정성에 큰 영향을 미친다. 변압기의 온도상승은 보통 권선 온도상승과 유입유 온도상승으로 구분되며, 각각 규정된 허용 온도 범위가 있으며 이를 넘어서는 경우 변압기가 위험한 상태로.. 2025. 12. 6.
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