동기 발전기 계자 전류 조정에 따른 역률 변화

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동기 발전기 두 대가 병렬로 운전될 때, 각 발전기의 계자 전류를 조정하여 발전기의 무효 전력과 역률을 조절할 수 있습니다. 이때 한 발전기의 계자 전류를 변경하면, 다른 발전기의 무효 전력 분담과 역률에 영향을 미칩니다. 이번 글에서는 계자 전류 조정이 각 발전기의 역률에 미치는 영향을 설명하겠습니다.

Table of Contents

1. 계자 전류 조정 전의 각 발전기의 역률 상태

1) 동일 역률로 부하를 균등 분담하는 경우

두 발전기 A와 B가 동일 역률로 부하를 나누어 갖고 있는 경우, 전체 전류 $I$는 다음과 같이 계산됩니다. $$
I = I_A + I_B = (I_A \cos \theta + j I_A \sin \theta) + (I_B \cos \theta + j I_B \sin \theta)
$$ 이를 정리하면, $$
I = (I_A \cos \theta + I_B \cos \theta) + j (I_A \sin \theta + I_B \sin \theta)
$$
여기서 $I_A \cos \theta$와 $I_B \cos \theta$는 발전기 A와 B의 유효 전력 성분이며,
$I_A \sin \theta$와 $I_B \sin \theta$는 발전기 A와 B의 무효 전력 성분입니다.
벡터도: 발전기 A와 B의 역률이 동일할 때, 전체 전류 벡터는 두 발전기 유효 전력과 무효 전력 성분을 반영합니다.

2. 계자 전류 조정 후의 역률 변화

1) A 발전기의 계자 전류 증가 시 변화

만약 A 발전기의 계자 전류를 $\Delta I_f$만큼 증가시키면 A 발전기의 무효 전력 성분이 증가하고, 이에 따라 역률이 개선됩니다. $$
I_A = I_A \cos \theta + j (I_A \sin \theta + \Delta I_f)
$$
A 발전기의 역률이 개선되면서 진상 역률로 전환되고, B 발전기는 지상 역률을 더 크게 담당하게 됩니다.

2) B 발전기의 역률 변화

A 발전기의 무효 전력이 증가함에 따라, B 발전기의 무효 전력은 상대적으로 감소하게 됩니다.
벡터도에서 볼 수 있듯이, A 발전기의 계자 전류가 증가하면 A는 진상 역률로 바뀌고 B는 지상 역률로 이동합니다.

계자 전류 조정은 병렬 운전 중인 두 발전기의 무효 전력 분배와 역률을 조절하는 중요한 역할을 합니다. 한 발전기의 계자 전류를 증가시키면, 해당 발전기는 진상 쪽으로 역률이 이동하고 다른 발전기는 지상 쪽으로 역률이 이동하게 되어 전체 시스템의 무효 전력을 균형 있게 유지할 수 있습니다.

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