자기 흥분식 직류 발전기는 무엇인가요
자기 흥분형 DC 발전기는 무엇인가요?
자기 흥분형 DC 발전기
자기 흥분형 코일을 가진 현대의 DC 발전기는 자기 흥분형 발전기로, 초기에는 흥분 코일에 전류가 흐르면서 시작됩니다. 발전기가 꺼져 있을 때 로터 철에서 작은 자기력이 생성되어 아머에 유도 전동력을 발생시키고, 따라서 필드 와인딩에 전류를 생성합니다. 초기에는 약한 자기장이 코일에 작은 전류를 생성하지만, 자기 흥분을 유지하기 위해 추가적인 자기 유량이 로터의 유도 전동력을 증가시켜 전압이 계속 증가하여 기계가 완전히 부하가 걸릴 때까지 상승합니다.
작동 메커니즘
로터 철에 약간의 자기성이 남아 있습니다. 이 잔류 자기장은 주 극에서 스태터 코일에 유도 전동력을 발생시키며, 이는 필드 와인딩에 초기 전류를 생성합니다.
코일을 통과하는 작은 전류는 자기장을 강화합니다. 결과적으로 출력 전압과 필드 전류가 증가합니다. 이 사이클은 아머의 유도 전동력이 흥분 와인딩 양 끝의 전압 강하를 초과할 때까지 계속됩니다. 그러나 특정 수준에 도달하면 필드 극이 포화 상태가 되어, 그 시점에서 전기적 평형이 이루어지고 아머의 유도 전동력은 더 이상 증가하지 않으며, 전류도 증가하지 않습니다. 흥분 와인딩의 저항은 일정한 값이며, 이를 통해 자기 흥분이 가능합니다. 이 저항 값은 발전기의 전기 파라미터에 따라 달라질 수 있습니다.
DC 발전기의 종류
DC 발전기는 주로 직렬 와인딩, 병렬 와인딩 및 복합 와인딩으로 나뉩니다. 각각의 와인딩은 다른 코일 배열과 전압 조절 특성을 가지고 있습니다.
직렬 와인딩 발전기
직렬 와인딩 발전기에서는 필드와 아머 와인딩이 직렬로 연결되어 외부 회로와 와인딩 모두를 통해 전류가 흐릅니다. 필드 코일은 저저항이며 두꺼운 선으로 몇 차례 감겨 있어 부하 저항이 감소함에 따라 전류가 증가합니다.
결과적으로 회로의 자기장과 출력 전압이 증가합니다. 이러한 유형의 발전기에서는 출력 전압이 부하 전류에 비례하여 변동하며, 대부분의 응용 분야에서는 필요하지 않습니다. 이 때문에 이러한 유형의 발전기는 거의 사용되지 않습니다.
병렬 와인딩 DC 발전기
병렬 와인딩 발전기에서는 필드 와인딩이 아머와 병렬로 연결되어 회로 전체에서 일정한 전압을 유지합니다. 필드 와인딩은 고저항을 가지기 위해 많은 차례 감겨 있어 이를 통과하는 전류를 제한하고 나머지는 부하로 보내집니다.
병렬 연결된 발전기에서는 병렬 지지선의 전류가 서로 독립적이므로, 출력 전압은 거의 일정하며, 만약 변동한다면 부하 전류에 반비례하여 변동합니다. 이는 아머 저항이 증가하면서 전압 강하 때문입니다.
복합 와인딩 발전기
복합 와인딩 발전기는 직렬 와인딩 발전기와 병렬 와인딩 발전기의 고급 버전입니다. 발전기의 작동 원리는 두 유형의 결합으로, 각각의 단점을 극복합니다. 직렬 필드와 병렬 필드 와인딩 두 가지 유형을 모두 갖추고 있습니다. 연결 방식에 따라 복합 와인딩 발전기는 짧은 병렬 복합 발전기와 긴 병렬 복합 발전기 두 가지 유형으로 나뉩니다.
긴 병렬 복합 발전기
여기서 병렬 필드 와인딩은 아머와 병렬로 연결되며, 그림에 표시된 대로입니다. 직렬 와인딩은 직렬로 연결됩니다.
짧은 병렬 복합 발전기
여기서 병렬 필드 와인딩은 아머와 병렬로 연결되며, 그림에 표시된 대로입니다. 직렬 와인딩은 직렬로 연결됩니다.
복합 DC 발전기의 장점
복합 발전기에서는 부하 전류가 증가할 때 아머 전압이 자동으로 감소하여 병렬 와인딩이 생성하는 자기장이 줄어듭니다. 하지만 같은 부하 전류의 증가는 직렬 와인딩을 통해 자기장이 증가하게 됩니다. 따라서 병렬 필드에서의 자기장 감소는 직렬 필드에서의 자기장 증가로 보완됩니다. 이렇게 하여 출력 전압은 그림에서 보듯 일정하게 유지됩니다.
교환형 및 미분형 복합 DC 발전기
복합 와인딩 발전기는 병렬 필드와 직렬 필드를 모두 가지고 있으므로, 그들의 조합은 큰 차이를 만듭니다. 직렬 필드가 병렬 필드를 지원할 때, 그 영향은 더 크고 교환형 복합 와인딩이라고 합니다. 반면에 직렬 필드가 병렬 필드를 방해할 때, 그 영향은 덜하며 미분형 복합 발전기라고 합니다.
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