기사실기 고조파가 기기에 주는 영향
작성자 황재현 · 작성일 · 분류 기사실기
1.
변압기 : 고조파 전류에 의한 철심의 자기적인 왜곡 현상으로 소음 발생. 철손, 동손의 증가
여기서 철심의 자기적인 왜곡 현상이 뭔지, 왜 일어나는지 잘 이해가 가지 않습니다.
유도 전동기 : 고조파 전류에 의한 진동 토크의 발생으로 회전수의 주기적 변동, 철손 및 동선 등의 손실 증가
여기서 진동 토크의 발생도 왜 일어나는지 모르겠습니다.
변압기, 유도 전동기에서 철손 및 동손이 증가하는 이유도 설명 부탁드립니다..
2.
케이블 : 3상 4선식 회로의 중성선에 고조파 전류가 흐름에 따라 중성선이 과열된다고 나와있는데
이 경우는 부하의 불평형시에도 전류가 흐르니깐 중성선이 과열될 수도 있는거 아닌가요?? 왜 고조파의 영향인지 잘 모르겠습니다.
3.
형광등 : 과대한 전류가 역률 개선용 콘덴서나 초크 코일의 과열, 소손 발생 여기서는
기본적으로 고조파의 전류값이 기본파의 전류값보다 훨씬 큰 값인가요?? 고조파와 기본파의 차이는 주파수 차이로 알고있는데 고조파의 영향으로 과대한 전류가 흐르는게 잘 이해가 가지 않습니다.
4.
통신선과 전력량계 마찬가지로 왜 이러한 현상이 일어나는지 설명 부탁드리겠습니다,,
전체적으로 고조파의 영향을 잘 모르는 것 같아 전혀 이해가 가지 않는 것 같습니다..
5.
고조파 장해의 예방으로 직렬 리액터 용량을 증가시키는 것은 왜 예방할 수 있는지 잘 모르겠습니다.
정류 상수의 증가와 과대한 위상 제어의 회피도 무슨 의미인지 이해하기 어렵습니다.. 설명 부탁드리겠습니다
답변 1개
담당교수 ·
정규반 p48)
우선 고조파란 비정현파가 됩니다. 기본파+2고조파+3고조파+···+n고조파의 성분의 합을 고조파라고 말하게 됩니다.
단순히 주파수만 높은 것은 고조파가 아닌 고주파가 됩니다.
이 고조파의 주파수중 정수배의 주파수가 파형에 영향을 미치게 되면 그 파형을 고주파라 하게 됩니다.
이 고조파들의 합은 결과적으로 겹쳐지게 되면서 기본 파형보다 크고 왜곡이 많이 된 파형을 만들어내게 됩니다.
그에따라 만들어지는 자속들도 불규칙하고 일그러진 모양이 나오게 됩니다.
고조파의 개념은 이정도로 이해하시길 바라며 질의에 대한 답변을 드리도록 하겠습니다.
1. 해당 사항은 기사수준의 지식이 아니기 때문에 전공도서등을 찾아서 공부해보시길 바랍니다.
원하시는 답변이 되지 못하는 점 양해바랍니다.
2. 3상 4선식 회로는 중성선을 접지한 방식이 됩니다. 평상시엔 중성선으로 전류가 흐르지 않지만
선로에 지락사고가 발생하면 불평형이 생기고, 제3고조파를 포함한 고조파 전류가 중성선을 타고 흐르게 됩니다.
즉, 중성선에 흐르는 전류가 곧 고조파 전류가 되며 이 전류에 의해 중성선이 과열되겠습니다.
3. 앞에서 말씀드렸듯 고조파 전류는 기본파전류보다 많은 전류가 흐르게 됩니다.
4. 마찬가지로 왜곡된 파형에 의해 나오는 자속도 왜곡되고 불균일하기 때문에 그로인해 발생되는 노이즈라고 보시면 되겠습니다.
5. 전력용콘덴서를 설치하게 되면 콘덴서로부터 나오는 5고조파가 설비에 영향을 줄 수 있게 됩니다.
(3고조파는 전력용콘덴서의 Δ결선에 의해 순환되면서 소멸)
이 콘덴서에 의해 나오는 5고조파를 제거하기 위해선 공진효과를 이용해주면 되겠습니다.
5고조파의 콘덴서의 리액턴스값과 리액터의 리액턴스 값이 같다고 본다면
5ωL=1/5ωC → L=1/25C=0.04×(1/C)
즉, 콘덴서 용량의 역수값에 4%에 해당하는 값의 용량을 가지는 리액터를 콘덴서와 직렬로 설치를 해야
전력용 콘덴서에서 발생하는 5고조파 장해를 방지할 수 있다는 말이 되겠습니다.
(실제론 6%정도를 표준 정격으로 잡아줌)
정류 상수의 증가란 정류를 더 잘 시켜준다는 의미가 되고 이는 곧 출렁임(리플)이 적어짐을 의미합니다.
리플은 고조파에 의해서 발생하기 때문에 이것을 없애주기 위해서 정류상수를 증가시킨다는 의미가 됩니다.
위상제어의 회피에 대한 내용은 전력전자계열의 전공도서를 참고해보시길 바랍니다.
이 부분에 대해선 원하시는 답변을 드리지 못 하는 점 양해바랍니다.