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교류 발전기 – 위키백과, 우리 모두의 백과사전
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역사[편집]
작동 원리[편집]
동기 속도[편집]
회전전기자형과 회전계자형[편집]
수차발전기[편집]
터빈발전기[편집]
참조[편집]
외부 링크[편집]
교류발전기 – 검색결과 | 쇼핑하우
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EE4-1. 발전기(Generator) 와 교류 발전기(Alternator)의 차이점 : 네이버 블로그
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교류 발전기
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교류 발전기
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스타터 기어 및 교류 발전기 베어링 케이지용 고성능 플라스틱
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20세기 초의 교류 발전기
교류 발전기(交流發電機, 영어: alternator)는 교류 형태로 역학적 에너지를 전기 에너지로 전환하여 교류 기전력을 일으키는 발전기이다. 전자 감응 작용을 응용한 것으로, 간단히 교류기(交流機)라고도 한다. 교류 발전기는 단상과 3상이 있으나 발전소에 있는 발전기는 모두 3상이며,동기속도 라는 일정한 속도로 회전하므로 3상 동기발전기(three-phase synchronous generator)라 한다.
역사 [ 편집 ]
교류 발전 시스템은 1830년대에 전자기 유도의 발견에서 간단한 형태로 알려져 있다. 회전형 발전기는 자연적으로 교류를 생성했지만, 거의 사용하지 않았기 때문에 일반적으로 발전기의 정류자를 추가하여 직류로 변환되었다. 초기 기계는 마이클 패러데이와 히폴리테 픽시 같은 개척자가 개발했다. 패러데이는 “회전 사각형”을 개발했다. 로드 켈빈과 세바스천 페란티는 초기 교류 발전기를 개발하면서 100~300Hz의 주파수를 생성했다.
작동 원리 [ 편집 ]
자기장에서 상대적으로 움직이는 도체는 기전력을 발생시킨다. 이 기전력은 반대 극성의 자극 아래에서 움직일 때 극성을 바꾼다. 전형적으로, 회전자라고 불리는 회전 자석은 고정자라고 불리는 철심의 코일에 권선으로 고정된 도체 세트 내부에서 회전한다.
회전 자계는 고정자 권선에서 교류 전압을 유도한다. 고정자 권선의 전류가 회전자의 위치와 단계적으로 변하기 때문에 교류 발전기는 동기식 발전기이다.
회전자의 자기장은 영구 자석 또는 자계 코일 전자석이 생성할 수 있다. 차량 교류 발전기는 회전자 권선의 전류를 변화시킴으로써 발전기의 발전 전압을 제어할 수 있는 회전자 권선을 사용한다. 영구 자석 기계는 회전자의 자기화 전류로 인한 손실을 피하지만, 자석 재료의 비용 때문에 크기가 제한된다. 영구 자기장이 일정하기 때문에, 단자 전압은 발전기의 속도에 따라 직접 달라진다.
자동 전압 제어 장치는 자계 전류를 제어하여 출력 전압을 일정하게 유지한다. 고정된 전기자 코일의 출력 전압이 수요 증가로 인해 내려가면, 더 많은 전류는 전압 조정기 (VR)를 통해 회전 방향 코일에 공급된다. 이것은 전기자 코일에서 큰 전압을 유도하는 필드 코일 주위에서 자계를 증가시킨다. 따라서, 출력 전압은 원래 값으로 되돌려진다.
중앙 발전소에서 사용되는 발전기는 교류 전력을 조절하고 순간 오류의 영향에 대한 전력 시스템을 안정화하는데 도움이되도록 자계 전류를 제어한다.
동기 속도 [ 편집 ]
한 쌍의 자계 극이 고정 권선의 한 지점을 통과할 때마다 교류의 한 주기가 생성된다. 속도와 주파수 사이의 관계는 N = 120 f / P {\displaystyle N=120f/P} 이며, f {\displaystyle f} 는 주파수 Hz이다. P {\displaystyle P} 는 극수 (2,4,6 …)이고 N {\displaystyle N} 은 분당 회전수이다.
교류 발전기의 출력 진동수는 전극의 수와 회전 속도에 따라 다르다. 특정 주파수에 상응하는 속도를 동기 속도(synchronous speed)라고 한다. 아래의 표에 몇 가지 예가 있다.[1]
전극 수 RPM (50 Hz) RPM (60 Hz) RPM (400 Hz) 2 3,000 3,600 24,000 4 1,500 1,800 12,000 6 1,000 1,200 8,000 8 750 900 6,000 10 600 720 4,800 12 500 600 4,000 14 428.6 514.3 3,429 16 375 450 3,000 18 333.3 400 2,667 20 300 360 2,400 40 150 180 1,200
회전 속도는 분당 회전수를 가리키는 RPM이다.
진동수의 단위는 헤르츠(Hz)이다.
회전전기자형과 회전계자형 [ 편집 ]
고정된 계자극 사이에서 전기자를 회전시키는 회전전기자형 발전기는, 전기자로부터 전류를 얻을 때 슬립링과 브러시를 접촉시키므로, 이 부분에 불꽃을 파생시키고자 절연이 되지 않게 한다. 그래서 대전력용인 것은 제작이 어렵고, 주로 110 ~ 220V의 저전압·소용량인 것에 쓰인다. 이와는 반대로, 고정된 전기자의 안쪽에서 계자극을 회전시키는 회전계자형 발전기는 전기자에 발생한 기전력을 그대로 외부로 빼낼 수 있을 뿐만 아니라, 전기자 철심의 흠을 깊게 할 때는 고압 절연을 충분히 할 수 있어서, 코일의 배열·결선(結線)을 하는 데도 편리하다. 회전자극에는 철심에 계자코일을 끼운 전자석을 사용하고, 슬립링을 통해서 계자전류를 공급하는데, 그다지 고전압이 되지 않으므로 문제가 되지 않는다. 이런 형의 발전기에서는 전기자쪽을 ‘고정자(固定子)’, 계자쪽을 ‘회전자(回轉子)’라고 부르는 수가 있다. 고전압·대용량인 교류발전에는 모두 이 발전기가 쓰인다. 발전 전압은 보통 3,000 ~ 22,000V인데 3만V를 넘는 것도 만들어졌다.
일반적으로 발전기를 돌리는 원동기(原動機)에는 경제속도가 있다. 종축수차(縱軸水車)는 72 ~ 750rpm, 횡축수차는 200 ~ 1,200rpm, 증기터빈은 1,500 ~ 3,600rpm이다. 그에 응해서 자극수는 각각 8 ~ 50, 6 ~ 30, 2 ~ 4로 된다. 발전기의 회전수를 일정하게 유지하는 것은 매우 중요하다. 부하가 늘면 발전기의 전기자에는 많은 전류가 흐르며 이 때문에 전기자의 둘레에 생기는 자계가 강화됨으로써, 회전 자극의 회전을 둔화키는 힘이 작용한다. 그 결과 회전속도가 바뀌면 교류의 주파수가 바뀌어 버리고 만다. 이것을 막기 위해서 발전소에서는 물이라든가 증기의 유량(流量)을 부하에 따라 즉각 자동제어를 하지 않으면 안 된다.
수차발전기 [ 편집 ]
수력발전소의 발전기(수차발전기)는 회전축을 지면에 세우는 종형(縱形)과 수평을 놓는 횡형이 있다. 프랜시스수차·카플란수차 등의 경우는 종형이며, 펠톤수차인 경우는 보통 횡형이다. 발전기의 가격은 횡형쪽이 싸지만 종형은 낙차를 유효하게 이용할 수 있으며 수차의 구조가 간단하게 되어 있어 소요 면적이 적게 든다. 대용량인 발전소에서는 거의 대부분이 종형을 쓰고 있다. 회전속도는 크지 않으므로, 발전기의 길이에 비례해서 직경을 크게 하고, 돌기(突起)된 많은 자극(磁極)을 갖는 철형회전자(凸形回轉子)를 사용하게 된다.
터빈발전기 [ 편집 ]
화력발전소의 발전기(터빈발전기)는 매우 고속으로 운전되므로 회전자는 기계적으로 튼튼하게 하고, 관성을 줄이기 위해 가늘고 긴 원통 회전자로 한다. 또 극히 미세한 기계적 편심(偏心)에 의해서도 회전수(고유회전수)에 이상진동(異常振動)이 발생한다. 이 회전수는 규정된 회전수보다 몇 퍼센트 낮은 정도이므로, 정상운전(定常運轉)시에는 문제가 되지 않으나, 시동·정지시에는 반드시 그 회전수를 통과하므로 세심한 주의를 기울이지 않으면 안된다. 또 송전계통의 사고 등으로 갑자기 회전수가 저하됐을 경우라도, 위험한 회전수가 되지 않도록 보호장치를 마련하고 있다. 터빈발전기에서는 운전중 특히 회전자 코일 가운데의 전류라든가 공기와의 마찰 등에 의해 발열하므로, 항상 기름이나 공기를 순환시켜서 냉각하고 있다. 냉각제로서 공기 대신에 기체 수소를 쓰게 된 다음부터는, 대용량의 발전기도 만들 수 있게 되었다. 수소는 열을 잘 전하므로 냉각효과가 좋을 뿐만 아니라, 자극의 회전에 따르는 마찰이 적으므로 에너지 손실이라든가 소음이 적다. 특히 최근의 터빈발전기에서는 절연물을 통하여 코일을 냉각시키는 대신 회전자 코일 내부에 중공부분(中空部分)을 만들어, 수소를 순환시키는 직접냉각법도 채용되고 있다. 또 고정자 코일에도 물 또는 기름 등의 액체나 수소에 의한 직접냉각법이 쓰여져 오고 있다. 그러나 수소 중에 공기가 30% 이상 섞여 들어가면 폭발을 일으킬 위험성이 있으므로, 수소의 누설이나 공기의 침입을 방지하기 위해 특별히 연구하여, 케이스는 모두 내폭구조(耐爆構造)로 하지 않으면 안 된다.
참조 [ 편집 ]
↑ The Electrical Year Book 1937, published by Emmott & Co Ltd, Manchester, England, page 72
외부 링크 [ 편집 ]
EE4-1. 발전기(Generator) 와 교류 발전기(Alternator)의 차이점
단질문 단답(QnA) EE4-1. 발전기(Generator) 와 교류 발전기(Alternator)의 차이점 임장성 강사 ・ URL 복사 본문 기타 기능 공유하기 신고하기 EE4-1. 발전기(Generator) 와 교류 발전기(Alternator)의 차이점 교류 발전기와 발전기의 주요 차이점은 교류 발전기에서는 전기자가 고정되어 있고 자기장이 회전하는 반면 발전기에서는 전기자가 회전하고 자기장(필드)가 고정되어 있다는 것입니다. 교류 발전기의 전기자는 스테이트라는 고정 요소에 장착되고 회전 요소의 계자 권선에 장착됩니다. 발전기의 연결은 그 반대입니다. 그들 사이의 차이점은 아래 비교표에 나와 있습니다. 교류 발전기와 발전기는 모두 전자기 유도 의 패러데이 법칙에 따라 작동합니다. 발전기는 교류 및 직류를 모두 유도하고 교류 발전기는 교류 만 생성합니다. 발전기의 회전자는 고정 자기장 내부에 배치됩니다. 고정 자기장은 자극에 의해 생성됩니다. 로터는 자기장 내부에서 움직이고 와이어에 전류를 유도하는 자력선과 교차합니다. 회전자의 반 회전마다 교류의 방향을 바꾸는 전류가 발생합니다. 교류 전류를 얻기 위해 회로의 끝은 부하에 직접 연결됩니다. 그러나 직류를 생성하기 위해 전선의 끝이 정류자에 연결됩니다. 정류 자는 교류를 직류로 변환합니다. 교류 발전기와 발전기 비교표 교류 발전기(Alternator) 발전기(Generator) 1. 교류발전기는 발전기보다 더 높은 출력을 생성합니다. 발전기는 교류발전기보다 낮은 출력을 생성합니다. 2. 소손 될 가능성이 있으므로 방전된 배터리 를 충전하는 데 사용할 수 없습니다. 방전된 배터리를 충전하는 데 사용할 수 있습니다. 3. 교류 발전기는 모든 조건에서 AC 전원 만 생성합니다. 발전기는 구조에 따라 AC 전원 또는 DC 전원을 모두 생성합니다. 4. 교류 발전기 = AC 동기 발전기 즉, Generator가 동기 속도로 회전하면 Alternator라고 합니다. AC 동기 발전기 = 교류 발전기 5. 교류 발전기는 출력 단자에서 교류 EMF를 생성합니다. 발전기는 출력 단자에서 일정한 EMF를 생성합니다. 6. 교류 발전에만 사용됩니다. 교류 발전과 직류 발전 모두에 사용됩니다. 7. 교류 발전기에는 고정 아마추어 및 회전 자기장이 있습니다. 발전기는 고전압 출력을 위해 고정 자기장과 회전 아마추어를 가지고 있지만 저 전압 출력의 경우 회전 아마추어와 회전 자기장이 사용됩니다. 8. 교류 발전기는 AC 전원 만 생성하는 유일한 유형입니다. 발전기는 AC 발전기와 DC 발전기의 두 가지 유형입니다. 9. 교류 발전기는 기계 에너지를 전기 에너지 또는 AC 전원으로 변환하는 전기 기계 입니다. Generator는 (Engine + Alternator)가 되며 이름은 generator입니다. 기계적 전력을 전기 AC 전력 또는 DC 전력 으로 변환 합니다. 10. 그것은 전자기 유도의 패러데이 법칙 에 따라 작동합니다. 그것은 전자기 유도의 패러데이 법칙 에 따라 작동합니다. 11. 교류 발전기에는 전기자에서 일정한 자기장을 생성하는 DC 필드가 있습니다. 발전기에는 고정자에서 일정한 자기장을 생성하는 영구 자석 이 있습니다. 12. 교류 발전기에서 우리는 고정자로부터 공급을 받습니다. 발전기에서 우리는 로터에서 공급을 받습니다. 발전기와 발전기의 주요 차이점입니다. 13. AC 전압이 포함되어 있습니다. AC 또는 DC 전압 이 포함되어 있습니다. 단순히 DC 전압이 포함되어 있다고 말할 수 있습니다. 교류 발전기(Alternator)의 정의 동기식 발전기 또는 교류 발전기는 특정 전압과 주파수에서 원동기로부터 기계식 전력을 AC 전원으로 변환하는 기계입니다. 3 상 교류 발전기는 분배, 생성 및 전송의 여러 장점이 있기 때문에 사용됩니다. 대용량 발전을 위해 대형 발전기는 화력, 수력 및 원자력 발전소에서 사용됩니다. 로터의 자극은 직류계 전류에 의해 여기 됩니다. 회전자가 회전하면 자속이 고정자 도체를 자르고 따라서 EMF(기전력: electromotive force)가 스테이트 도체를 유도합니다. 자극이 N과 S를 교대로 회전할 때 전기자 도체에 전자파 및 전류를 유도하고 전기자 도체는 먼저 시계 방향으로 회전한 다음 반 시계 방향으로 회전합니다. 따라서 교류를 생성합니다. 발전기의 (Generator) 정의 발전기는 기계적 에너지를 전기 에너지 또는 전력으로 변환합니다. 발전기의 작동은 전자기 유도의 패러 데이 법칙, 즉 도체가 자속을 차단할 때마다 EMF(기전력)가 유도되는 원리를 기반으로 합니다. 이 EMF(기전력)는 도체가 닫히면 전류를 흐르게 합니다. 자기장과 도체는 발전기의 두 가지 필수 부분입니다. 발전기에는 축 주위의 자기장에서 회전하는 직사각형 회전 코일이 있습니다. 자기장은 영구 자석 또는 전자석에 의해 제공됩니다. 코일의 끊는 두 개의 슬립 링으로 연결됩니다. 슬립 링은 코일에 유도된 전류를 모아 외부 부하 저항 R로 전달합니다. 회전 코일은 구리로 만들고 이것을 전기자 라 고 합니다. 교류발전기와 발전기의 주요 차이점 1. 교류 발전기는 원동기의 기계적 에너지를 AC로 변환하는 반면 발전기는 원동기의 기계적 에너지를 AC 또는 DC로 변환합니다. 2. 교류 발전기는 AC를 유도하는 반면 발전기는 AC 및 DC 전원을 모두 발생시킵니다. 발전기는 교류전류를 발생시켜 정류자의 도움으로 DC로 변환됩니다. 3. 교류 발전기는 회전 자기장을 가지고 있는 반면 발전기는 고전압 발생을 위한 회전 자기장을 가지고 있으며 저 전압 고정 자기장이 사용됩니다. 4. 교류 발전기는 고정자에서 입력 공급을 받는 반면 발전기는 회전자에서 입력 공급을 받습니다. 5. 교류 발전기의 전기자는 고정되어 있으며 발전기의 경우 회전합니다. 6. 교류 발전기의 출력 EMF는 가변적이며 발전기의 출력 전압은 일정합니다. 7. 발전기는 넓은 범위의 RPM을 가지고 있는 반면 발전기는 좁은 범위의 RPM (분당 회전 수)을 가지고 있습니다. 8. 교류 발전기는 완전히 방전된 배터리를 충전하지 않는 반면 발전기는 방전된 배터리를 충전합니다. 9. 교류 발전기의 출력은 발전기의 출력보다 높습니다. 교류 발전기는 크기가 더 작고 공간이 적게 필요한 반면 발전기는 큰 공간을 필요로 합니다. 용어: AC발전기와DC발전기,고정자와회전자,교류전압생성,모터와발전기_차이점 인쇄
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