전기자 반작용

전기자 반작용

3상 동기발전기의 전기자 권선에 평형 3상 교류전류가 흐르면 동기속도로 회전하는 회전자계(revolving field)가 생긴다. 이 회전자계는 자극에 대하여 일정한 관계 위치를 유지하면서 회전하고, 그 대부분은 직접 계자기자력에 영향을 주어 전기자의 유기 기전력을 변화시키고, 다른 일부의 자속은 전기자권선하고만 쇄교하는 자속을 만든다.

전기자전류의 작용을 이상과 같이 둘로 나누어 전자(앞)의 작용을 기자력으로 표시하여 이것을 전기자반작용(armature reaction)이라고 하고, 후자의 작용을 리액턴스로 표시하며, 이것을 전기자누설리액턴스(armature leakage reactance)라고 한다.

전기자기자력의 고주파분은 동기속도로 회전하고있는 계자권선에 대하여는 별 작용이 없으므로 전기자반작용에는 관계가 없다.

"즉 전기자 반작용은 전기자전류에 의하여 생기는 공극자속파 중 기본파 즉 자극과 같은 속도로 회전하는 자속을 생기게하는 기자력이며, 고주파기자력은 전기자반작용에 영향을 끼치지 않는다."

1. 전기자반작용

전기자반작용은 전기자전류, 권선의 분포, 자기회로의 자기저항 등에 따라서 상이할 뿐만 아니라 유기기전력과 전기자전류의 위상관계(위상각), 즉 부하의 역률에 따라서 매우 달라진다.

1) 횡축반작용

자극이 전기자 도체의 바로 위에 와있을 때 이 도체의 유기기전력은 최대가 된다. 이 경우는 전류 및 유기기전력이 같은 순간에 최대가 되므로 기전력과 전류가 동위상이 된다. 대체로 역률이 1.0 인 경우이다. 이 경우 전기자기전력은 N, S 두 극의 중간점에 최대치를 가지고 있는 정현파에 가까운 분포가되어 자극의 한쪽 끝에서 자속을 증가시키고, 다른 쪽 끝에서는 자속을 감소시키므로 공극의 자속분포는 왜형파가 된다.

이것은 전기자반작용이 계자자계의 작용축과 전기적으로 90도의 각을 갖는 방향 즉 횡축방향으로 작용하므로 횡축반작용(qudrature reaction), 또는 교차자화작용(cross magnetization)이라고 한다.

2) 직축반작용(감자작용)

전류가 기전력보다 90°뒤진 경우(대체로 역률 0, lagging)에는 전류와 자극과의 관계로, 유기기전력이 최대인 위치에서 자극이 회전하여 자극이 전기각으로 90°이동해서 유기기전력이 0이 되는 순간에 전류는 최대가 된다. 이 경우 전기자전류에 의한 반작용기자력은 계자의 작용축과 일치하여 직축방향으로 작용하므로 직축반작용(direct reaction)이라고 하며, 또는 계자자속을 감소시키므로 감자작용9demagnetization)이라고도 한다.

3) 직축반작용(증자 또는 자화작용)

전류가 90°앞선 경우 역률(leading)에는 자극이 감자작용과 완전히 반대가 된다. 이 반작용기자력은 계자자속을 증가시키므로 자화작용(magnetization)이 된다.

4) 유기기전력과 전기자전류의 위상각이 파이일 때

는 유기기전력과 같은 상의 직류분이므로 횡축반작용을 하고 는 유기기전력보다 90°뒤지거나 또는 앞선 전류분이 되어 직축반작용을 한다.

이와 같이 유기기전력에 대하여 임의의 위상각을 가진 전류 또는 기자력을 둘로 나누어 생각하는 방법을 2반작용(two reaction methode)이라고 한다.