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1. 직류 발전기의 원리
1.1 발전 원리
-모든 발전기는 반드시 자속을 발생시키는 계자 권선과 전력을 생산하는 전기자 권선이 있어야 발전이 가능하다.
-자속은 모든 전기 에너지의 원천이다.
-발전기는 계자 권선에서 발생하는 자속 Φ 피 [Wb 웨버]을 전기자 도체가 끊으면서 플레밍의 오른손 법칙에 의하여 기전력을 유기시키는 기계이다.
교번전류: 교류는 반주기마다 극성이 바뀌므로 전류가 교대로 방향이 바뀌면서 흐른다.
1.2 직류 발전기의 주요 구성
-기본적으로 발전은 전기자 권선이 회전하면서 계자에서 나온 자속과 쇄교하며 이루어 지지만 반주가 마다 위치가 바뀌면서 교번 전류가 흐르므로 결국 교류가 발전된다
-직류 발전기의 가장 두드러진 구성상 특징은 교류 발전기의 계자 권선과 전기자 권선이외에도 교류를 직류로 변환하는 정류자가 있다는 점이다.
-직류기의 3대요소: 계자권선, 전기자권선, 정류자
1) 계자권선
-직류 전류를 흘리면 자속을 발생시키는 부분
-강판을 성층한 계자 철심에 권선을 감은 구조
-직류기의 계자는 고정되어 있음
2) 전기자권선
-도체가 회전하면서 자속을 끊어 전력을 발생시키는 부분
-전기자 철심: 철손을 줄이기 위하여 규소 강판을 성층 철심으로 사용
-직류기의 전기자가 회전
3) 정류자
-전기자에서 발전된 교류를 직류로 변환하는 부분
-정류자편과 브러시로 구성
4) 브러시
-정류자에 접촉하여 정류 작용을 하며 직류로 변환된 전력을 외부 단자로 인출하는 부분
-탄소브러시: 매우 단단한 펴니며 접촉저항이 크고 전류 용량이 작다. 주로 소형 직류기에 적용
-전기 흑연 브러시: 탄소를 열처리 및 흑연화하여 성형 소결시킨 브러시. 정류 능력이 높아 브러시로서 가장 널리 사용되는 종류
-금속 흑연 브러시: 미세한 구리 분말과 흑연 분말을 혼합시켜 성형시킨 브러시. 대형직류기에 적용하며 접촉 저항이 작고 전류 용량이 크다.
1.3 전기자 권선의 권선법 종류
전기자권선법 -환상권
-고상권-개로권
-폐로권-단층권
-이층권-파권
-중권
1) 환상권과 고상권
-환상권: 링 모양의 철심 내외에 도선을 위감는 방법, 안쪽 도체는 기전력을 내지 못하고 수리가 불편
-고상권: 철심에 홈을 파서 철심 표면에만 권선을 배치시키는 권선법, 도체가 모두 기전력을 내며 수리가 용이함
2)개로권과 폐로권
-개로권에 비해 폐로권이 브러시로부터 전류가 끊이지 않고 흘러 정류가 더 양호하므로 많이 사용한다.
3)단층권과 이층권: 이층권이 단층권에 비해 한 슬롯에 권선이 이층으로 삽입되므로 슬롯의 이용률이 좋아 많이 사용한다.
4) 파권과 중권
-파권 (Wave Winding): 극수에 상관없이 브러시가 +극은 +극끼리 -극은 -극끼리 연결되어 항상 2개의 병렬회로로 만드는 권선법이다, 자극 밑의 코일변이 직렬 연결되어 브러시 양단에는 고전압 소전류가 얻어진다
-중권(Lap Winding): 브러시마다 전기자 회로가 각각 별도로 독립된 권선법으로 극수와 동일한 브러시 개수가 필요하다. 자극 밑의 코일 변이 병렬 연결되어 브러시 양단에는 저전압 대전류가 얻어진다.
-전기자 병렬회로수: 파권은 항상 2, 중권은 극수와 같다
-브러시수: 파권은 2개혹은 극수, 중권은 극수와 같다.
-용도: 파권은 고전압, 소전류용 중권은 저전압 대전류용
-균압환: 파권은 필요없음, 중권은 반드시 필요
5) 균압환
-균압환/균압고리: 중권에서 공극의 불규형에 의한 순환 전류가 흘러 발생하는 불꽃 장치 및 발전기의 안정 운전을 위해 설치하는 공통 도체