오늘의 궁금증 Q42/ 발전기란 무엇인가??

안녕하세요!

오늘은 발전기에 대해 알아보겠습니다!

 

발전기

 

Electric generator

발전기는 역학적 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치입니다.

즉 운동 에너지나 위치 에너지를 전기 에너지로 변환시켜 주는 기기를 말합니다.

1860년대 후반 프랑스의 공학자 제노브 테오필 그람이 최초의 실용적인 발전기를 만들었습니다.

1866년에는 지멘스가 처음으로 전자석을 사용한 대형 발전기를 완성시켰습니다.

이것은 기술사상 와트의 증기기관에 비교할 만한 획기적인 것이었습니다.

이후 벨기에의 그람은 1870년 고리형 코일의 발전기를, 독일의 알테네크는 1873년 드럼형 코일의 발전기를 발명했습니다.

하지만 효율적으로 만족스럽지 못하였고 에디슨은 탄소선전구에 사용할 수 있는 새로운 발전기 연구를 추진하였습니다.

그 이후 1882년 최초의 화력발전소를 건설하였습니다.

3상교류 방식이 완성된 것은, 에디슨 밑에서 일하고 있던 니콜라 테슬라에 의해 1891년 상업화한 것입니다.

발전기의 구조

발전기에는 여러 종류가 있고 그에 따른 구조도 다릅니다.

이 부분에 대해선 다음에 자세히 다루겠습니다.

우선 대표적인 계자와 전기자를 알아보겠습니다.

 

계자( Field Magnet)

전기기기에서 주 자속을 만들어내는 부분입니다.

계자는 계철, 계자 권선, 계자 철심, 자극으로 구성돼있습니다.

계철은 기계적 외틀 및 자속의 통로입니다.

계자 권선은 자속을 만들어내는 권선입니다.

계자 철심은 전기자와 함께 자기 회로를 형성합니다.

자극은 통상, 철심 및 자극편으로 구성됩니다.

계자가 회전하는 회전형 계자는 동기기에서 대용량 동기발전기에 사용되며

계자가 고정돼있는 고정형 계자는 직류기에 사용됩니다.

 

전기자(Armature)

발전기,전동기 등 전기기기에서 자속을 끊으며 전압(기전력)이 유도되는 부분입니다.

계자에서 만들어진 자속과 상대 운동을 하며 유도 기전력이 발생됩니다.

전기자는 전기자 철심과 전기자 권선으로 구성돼있습니다.

전기자 철심은 계자와 함께 자기 회로를 형성합니다.

효과적인 자속 통로를 위해 고 투자율 자성체를 사용합니다.

전기자 권선은 슬롯 안에 분포됩니다.

슬롯이란 권선을 넣기 위해 철심 표면에 설치된 홈입니다.

전기자도 회전형 전기자와 고정형 전기자로 구분됩니다.

 

 

발전기의 원리

 

발전기는 고정된 자석과 그 사이에 회전축을 중심으로 돌 수 있는 직사각형 도선이 연결된 회로로 되었습니다.

이 직사각형 도선을 돌려 패러데이 전자기 유도 법칙에 의해 도선이 이루는 면을 지나가는 자기력 선속이 변할 때, 회로에는 기전력이 생겨 전류가 흐릅니다.

패러데이 법칙에 대해서는 다음에 더 자세히 다뤄보겠습니다.