교류발전기

 

<기본 원리>

그림과 같이 자석의 N극과 S극에 의한 자기장이 존재하는 공간에 코일을 직사각형 모양으로 둔다.
코일을 오른손의 엄지손가락이 가리키는 방향으로(반시계 방향) 회전 시키면 플레밍의 오른손 법칙에 의해 가운데 손가락이 가리키는 방향으로 전류가 흐른다.

 

 

 

<교류 발전의 원리>

아래 그림과 같이 코일의 양 끝에 슬립링을 연결시킨다.

 

 

이때, 왼쪽의 코일 끝은 안쪽의 링에 연결하고 오른쪽 코일 끝은 바깥쪽의 링에 연결한다.
두 링은 서로 접촉하지 않은 상태이고 코일을 회전 시키면 두 링은 각기 자기의 중심점을 기준으로 제자리 에서 회전 한다. 회전하는 두 링에 각각 브러시를 접촉시키면 기전력을 얻을 수 있다.

 

 

자기장이 존재하는 공간에서 코일을 회전시키면 전류가 발생하는데, 코일은 회전하면서 자석의 N극과 S극의 자리를 서로 번갈아 지나므로 발생하는 기전력은 교류가 된다.

이 때, 코일의 위치가 수평일 때에는 자기장의 방향과 코일이 움직이는 방향이 나란한 위치에 있으므로 기전력은 발생하지 않는다. 코일이 반시계 방향으로 회전하면 기전력은 점점 증가하고 90°가 되면 기전력이 가장 크게된다. 코일이 회전을 계속하여 180°가 되면 기전력은 다시 0이 된다.

코일이 회전하여 270°의 위치가 되었을 때 기전력은 최대가 되지만 코일의 위치가 N극에서 S극으로 바뀌었으므로 전류의 방향은 바뀌게 된다. 코일이 360°의 위치가 되면 기전력은 다시 0이되고 이러한 사이클이 계속 반복되어 위와 같은 정현파 교류가 발생하게 된다.

 

<분류>

직류 발전기의 자극은 전자석을 사용하는데, 전자석을 만드는 여자 방식에 따라 자여자 발전기와 타여자 발전기로 분류한다.

(1) 자여자 직류 발전기 : 계자 권선의 여자 전류를 자기 자신의 전기자 유기 전압에 의해 공급하는 발전기이다. 계자 권선과 전기자 권선의 결선 방법에 따라 분권, 직권, 복권 발전기로 나눈다.
(2) 타여자 직류 발전기 : 독립된 직류전원에 의해 계자 권선을 여자 시키는 발전기이다. 여자 전류를 변화시킴으로써 발전 전압을 변화시킬 수 있다.

<용도>

직류 발전기는 전기 화학 공업, 축전지의 충전, 아크 용접기 등과 같이 직류 전원이 필요한 곳에 사용된다.

※ 여자(勵磁) : 권선에 전류를 통해서 자속을 발생 시키는 것.
※ 자속(磁束) : 어떤 면을 지나는 자력선의 수
※ 계자(界磁)권선 : 자속을 발생시키시 위해서 주자극 또는 보극에 감은 권선
※ 전기자(電機子) : 철심과 권선으로 되어있으며 쇄교하는 자속과의 상대적 운동에 의해 기전력을 발생하는 부분
※ 쇄교(鎖交) : 자력선이 코일과 교차하는 것.

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