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전기기사21

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.
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.
12편 – 변압기의 효율과 손실의 이해 변압기는 전력계통에서 가장 기본적이면서도 중요한 장치인데, 그 성능을 평가할 때 항상 중심이 되는 요소가 바로 ‘효율’이다. 변압기의 효율을 이해하기 위해서는 먼저 어떤 손실들이 발생하는지, 그리고 그 손실들이 어떤 원리로 생기는지를 알아야 한다. 변압기에서 발생하는 손실은 크게 철손과 동손으로 나눌 수 있으며, 이 두 가지가 효율을 결정하는 핵심 요소가 된다. 철손은 변압기의 철심에서 발생하는 손실로, 주로 히스테리시스 손실과 와전류 손실로 구성되며, 이는 전압의 크기와 주파수, 그리고 철심 재료의 특성에 의해 결정된다. 철손의 특징은 부하와 관계없이, 즉 변압기에 전압만 인가되면 항상 일정하게 발생한다는 점이다. 전기를 공급하기만 해도 손실이 발생한다는 의미이며, 그래서 철손은 정격 주파수에서의 무.. 2025. 12. 6.
11편 – 변압기의 병렬운전 조건과 전압균형의 원리 변압기의 병렬운전은 전기설비에서 매우 중요한 개념으로, 하나의 변압기만으로는 감당하기 어려운 부하를 안정적으로 공급하기 위해 두 대 이상을 함께 연결하여 운전하는 방식이다. 전력계통에서는 부하가 갑자기 증가할 수도 있고, 변압기 한 대가 고장이나 점검으로 인해 운전이 불가능한 상황이 발생할 수 있기 때문에 여러 대의 변압기를 병렬로 연결해 두면 안정성과 신뢰성을 대폭 높일 수 있다. 하지만 아무 변압기나 단순히 선만 연결한다고 해서 문제 없이 병렬운전이 되는 것은 아니며, 특정 조건을 만족하지 못하면 부하 공유가 제대로 이루어지지 않고 변압기 내부에 순환전류가 흐르거나 과부하가 발생하는 등 위험한 상황이 생길 수 있다. 그래서 전기기사 시험에서도 변압기 병렬운전 조건은 매우 중요한 이론으로 자주 등장한다.. 2025. 12. 5.
10편 – 변압기의 등가회로와 임피던스의 비밀 전기기사에서 변압기는 가장 기본적이면서도 동시에 반드시 깊게 이해해야 하는 핵심 파트 중 하나인데, 그중에서도 등가회로와 임피던스 개념은 처음 접할 때 복잡해 보이지만 실제로는 변압기가 어떻게 동작하고 어떤 손실이 생기며, 부하 조건에 따라 전압이 어떻게 변화하는지 설명해주는 가장 중요한 도구다. 변압기는 1차 권선과 2차 권선 사이에서 전자유도 작용에 의해 전압과 전류를 교환하는 기계이지만, 실제 변압기 안에서는 이상적인 변환만 이루어지는 것이 아니라, 권선의 저항과 누설 리액턴스, 자화전류, 철손 등 다양한 요소가 동시에 발생한다. 변압기를 등가회로로 표현하는 것은 이러한 실제 요소들을 하나의 회로로 단순화해서 이해하고 계산할 수 있게 만드는 과정으로, 전기기사 시험에서 매우 높은 비중으로 출제되는 .. 2025. 12. 4.
9편 – 동기기의 기본 원리와 동기 속도의 비밀 전기기사에서 동기기는 유도기와 함께 반드시 이해해야 하는 핵심 기계인데, 동기기는 구조와 원리에서 유도기와는 완전히 다른 특징을 가지고 있기 때문에 처음 접하는 수험생들에게는 다소 낯설게 느껴지기도 한다. 그러나 동기기의 본질을 이해하면 이 기계가 왜 ‘동기기’라고 불리는지, 왜 전력계통에서 필수적인 역할을 하는지 자연스럽게 이해할 수 있게 된다. 동기기는 발전기와 전동기로 모두 사용될 수 있으며, 교류 발전소에서 사용하는 거의 모든 발전기가 동기 발전기이기 때문에 전력계통의 뿌리를 이루는 기계라고 해도 과언이 아니다. 동기기의 가장 중요한 특징은 바로 회전자가 고정자에서 만들어지는 회전자기장과 동기(speed) 즉, 동일한 속도로 회전한다는 점이다. 이 말은 곧 회전자와 고정자의 자기장이 서로 맞물려.. 2025. 12. 4.
전기기사 이론 정리 8편 – 유도기 원리와 토크의 비밀 전기기사를 공부할 때 유도기는 가장 핵심적인 챌린지 중 하나로 많은 수험생들이 처음 접할 때 어려움을 느끼는 영역이지만, 실제로 그 원리를 차근차근 이해하면 매우 논리적이고 흥미로운 구조를 가진 기계라는 것을 발견하게 된다. 유도기, 특히 삼상 유도전동기는 현대 산업에서 없어서는 안 될 존재로, 공장 자동화 설비, 엘리베이터, 펌프, 컨베이어 시스템 등 모든 곳에서 동작하고 있기 때문에 전기기사 시험에서도 높은 비중을 차지한다. 유도기의 기본 원리는 고정자에 삼상 교류를 공급하면 고정자 내부에 회전하는 자기장이 만들어지고, 이 회전 자기장이 회전자 도체를 절단하면서 유도기 내부에서 전압과 전류가 자동으로 생성되는 구조로 되어 있다. 그래서 유도기는 ‘유도되어 돌아가는 전동기’라는 의미를 갖고 있으며, .. 2025. 12. 3.
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