교류 발전기 및 전동기의 고조파 저감방법

문서 내 토픽

• 1. 고조파의 정의

  고조파(Harmonic wave)란, 기본 주파수에 대해서 정수배가 되는 주파수의 정현파이며, 기본파의 n배 주파수를 갖는 성분을 n차 고조파 라고 부른다. 고조파는 산업에서 가장 많이 사용되는 회전형 기기인 교류발전기, 전동기에서도 발생하며 기기에 굉장히 안 좋은 영향을 미치게 된다.

• 2. 고조파 발생 원인

  유도전동기의 VVVF 시스템, 비선형 부하, 돌극형 동기발전기의 공극 크기와 철심 포화 등이 고조파 발생의 주요 원인이다.

• 3. 고조파가 회전기기에 미치는 영향

  고조파로 인해 유도전동기에서 크로우링 현상이 발생하고, 교류기기의 효율이 저하되며 온도 상승, 소음, 진동 등의 문제가 발생한다.

• 4. 고조파 저감 방법 - PWM 인버터

  PWM(펄스 폭 변조) 인버터 방식을 사용하여 펄스 폭을 줄이고 펄스 수를 늘려 고조파 전류를 감소시킬 수 있다.

• 5. 고조파 저감 방법 - 수동필터와 능동필터

  수동필터와 능동필터를 설치하여 고조파를 흡수하거나 상쇄시킬 수 있다.

• 6. 고조파 저감 방법 - 리액터 설치

  교류 리액터와 직류 리액터를 설치하여 고조파 전류의 변화를 완만하게 하고 저감시킬 수 있다.

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• 1. 고조파의 정의

  고조파는 기본 주파수의 정수배 주파수 성분을 의미합니다. 전력 시스템에서 고조파는 전압과 전류의 왜곡을 발생시키며, 이는 전력 품질 저하와 전기 기기의 고장 등 다양한 문제를 야기할 수 있습니다. 따라서 고조파에 대한 이해와 저감 대책 마련이 중요합니다.

• 2. 고조파 발생 원인

  고조파는 주로 비선형 부하에 의해 발생합니다. 대표적인 비선형 부하로는 전력 전자 장치, 전동기 구동 시스템, 전기 용접기 등이 있습니다. 이러한 부하들은 전압과 전류 파형을 왜곡시켜 고조파를 발생시킵니다. 또한 전력 계통의 임피던스 특성도 고조파 발생에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 고조파 저감을 위해서는 비선형 부하의 특성과 전력 계통의 임피던스 특성을 종합적으로 고려해야 합니다.

• 3. 고조파가 회전기기에 미치는 영향

  고조파는 회전기기에 다양한 부작용을 초래할 수 있습니다. 우선 고조파로 인한 전압 및 전류 왜곡은 회전기기의 효율 저하와 발열 증가를 야기합니다. 또한 고조파 토크로 인해 기계적 진동과 소음이 발생할 수 있으며, 이는 베어링 및 기타 기계 부품의 조기 마모로 이어질 수 있습니다. 더불어 고조파 전류로 인한 철손 증가와 와전류 증가로 인해 회전기기의 수명이 단축될 수 있습니다. 따라서 회전기기 운전 시 고조파 저감 대책 마련이 필수적입니다.

• 4. 수동필터와 능동필터를 통한 고조파 저감

  수동필터와 능동필터는 고조파 저감을 위한 대표적인 방법입니다. 수동필터는 LC 회로를 이용하여 특정 고조파 성분을 제거하는 방식으로, 구조가 간단하고 비용이 저렴한 장점이 있습니다. 반면 능동필터는 전력 전자 회로를 이용하여 고조파 성분을 능동적으로 제거하는 방식으로, 보다 광범위한 고조파 저감이 가능합니다. 하지만 구조가 복잡하고 비용이 높다는 단점이 있습니다. 따라서 고조파 저감 요구 사항과 시스템 특성을 고려하여 수동필터와 능동필터를 적절히 활용할 필요가 있습니다.