전압 안정기(자동 전압 조정기)의 작동 및 응용

2025년 5월 22일

자동 전압조절기전력망, 발전기, 변압기 또는 급전선의 전압을 조절합니다. 전기 부하가 전력망, 발전기 또는 변압기에서 전류를 끌어오면 송전선이나 케이블에 전압 강하가 발생합니다. 전송 매체는 일정한 저항을 가지며, 송전선의 IR 전압 강하는 수신단의 전압을 낮춥니다. 송전선의 전압 강하는 부하의 역률에 따라 달라집니다. 역률이 낮은 부하일수록 더 많은 전류를 소비하므로 전압 강하가 더 커집니다.

전기 부하의 정격 전압에 따라 전압을 유지하는 것은 필수적입니다. 공급 전압이 정격 전압 범위를 벗어나면 전기 장비의 성능이 저하됩니다. 전압 조정기는 출력 전압을 제어하고 설정된 범위 내로 유지하는 장치입니다.

1. AC 및 DC 공급 전압을 조절하는 데 사용되는 다양한 방법이 있습니다.

직류 시스템에서 동일한 길이의 피더 전압은 복합 발전기에 의해 조절됩니다. 그러나 피더 길이가 서로 다른 경우, 전압은 피더 부스터에 의해 조절됩니다. 승압 변압기, 유도 전압 조정기, 션트 커패시터, 자동 전압 조정기(에이비알s) 등은 AC 공급 전압을 조절합니다. 전압 조정기의 필요성을 이해한 후, 전압 조정기가 필요한 전압을 어떻게 유지하는지 살펴보겠습니다.

2. 전압 조정기의 작동 원리:

자동 전압 조정기 컨트롤러는 실제 전압을 설정값과 비교하여 여자기 전원 공급을 제어하는 오차 신호를 출력합니다. 출력은 변압기를 통해 전압을 낮춘 후 발전기 출력에서 얻어집니다. 실리콘 제어 정류기(SCR)는 여자기의 출력 전압을 제어합니다.

발전 전압이 설정값보다 낮으면 제어기는 증폭된 오차 신호를 출력하고, 이는 SCR의 점화각을 감소시켜 여자기 전압을 증가시킵니다. 여자기 전압의 증가는 계자 전류와 계자 자속의 증가로 이어집니다. 따라서 발전기 전압 또한 자동 전압 조정기의 설정값에 도달할 때까지 증가합니다. 이는 발전기 부하가 증가할 때 발생합니다.

발전기가 경부하 또는 무부하로 운전하는 경우, 전압이 설정값을 초과할 수 있습니다. 이 문제를 해결하기 위해 컨트롤러는 증폭된 오차 신호를 출력하는데, 이는 SCR의 점화각을 증가시켜 여자기 전압을 감소시킵니다. 여자기 전압의 감소는 계자 전류와 계자 자속의 감소로 이어집니다. 계자 자속의 감소는 다시 발전기 출력 전압을 감소시킵니다.

일정한 전압 출력을 유지하기 위해 교류 발전기의 여자 시스템은 부하의 급격한 변화에 따라 조정되어야 합니다. 바로 이 부분에서 자동 전압 조정기(AVR)가 사용됩니다. AVR은 여자기 계자 전류를 제어하고 출력 전압을 조정합니다. 그러나 급격한 전압 변동 시에는 AVR이 필요한 만큼 빠르게 반응하지 않을 수 있다는 점에 유의해야 합니다.

오버슈트 원리에 기반한 고속 반응 전압 조정기는 빠른 응답을 얻기 위해 사용됩니다. 이 원리에 따르면 부하가 증가하면 여자 전압도 증가합니다. 그러나 전압이 증가된 여자 전압에 해당하는 값에 도달하기 전에 전압 조정기는 여자 전압을 적절한 값으로 낮춥니다. 이를 통해 전압이 필요한 범위 내로 유지되고 시스템 손상을 방지할 수 있습니다.

3. 자동 전압 조정기의 응용 :

이는 시스템 전압을 조절하여 기계가 안정적으로 작동할 수 있도록 합니다.

여러 개의 교류 발전기가 병렬로 작동하는 경우, 각 발전기는 무효 부하를 공유합니다.

자동 전압 조정기는 시스템의 갑작스러운 부하 손실로 인해 발생하는 과전압을 줄여줍니다.

오류 상황에서는 오류 제거 중에 최대 동기 전력을 사용할 수 있도록 시스템의 여자를 강화합니다.