AC와 DC 발전기의 주요 차이점은 무엇인가요？
AC와 DC 발전기의 주요 차이점
전기 기기는 기계 에너지를 전기 에너지로 변환하고 그 반대도 가능합니다. 발전기는 이러한 기기 중 기계 에너지를 전기 에너지로 변환하는 유형입니다. 그러나 생성되는 전기 에너지는 교류(AC) 또는 직류(DC) 형태일 수 있습니다. 따라서 AC와 DC 발전기의 주요 차이점은 각각 교류와 직류를 생성한다는 것입니다. 두 가지 사이에는 몇 가지 유사점이 있지만, 많은 차이점이 존재합니다.
차이점 목록을 살펴보기 전에 발전기가 어떻게 전기를 생성하는지, 그리고 AC와 DC가 어떻게 생성되는지에 대해 논의하겠습니다.
전력 생성
전력은 변화하는 자기장 속에 도체를 놓으면 전류 또는 전동력(EMF)이 유도된다는 패러데이의 전자기 유도 법칙에 근거하여 생성됩니다. AC와 DC 발전기는 모두 이 같은 원리를 이용하여 전류를 생성합니다.
도체에 작용하는 자기장을 변화시키는 방법은 두 가지가 있습니다: 정지된 도체 주변에서 자기장을 회전시키거나, 정지된 자기장 내에서 도체를 회전시키는 것입니다. 두 경우 모두, 도체와 상호작용하는 자기장 선이 변화하여 도체에 전류가 유도됩니다.
교류발전기는 정지된 도체 주변에서 회전하는 자기장의 개념을 활용하지만, 이 문서에서는 이를 자세히 다루지 않습니다.
AC 발전기: 슬립 링과 교류발전기
슬립 링은 연속적인 도체 링이므로, 아머에서 생성된 교류를 그대로 전송합니다. 브러시가 이 링 위를 계속 미끄러지면서 구성 요소 간 단락이나 스파크의 위험이 적습니다. 이로 인해 AC 발전기의 브러시는 DC 발전기에 비해 더 오래 사용할 수 있습니다.
교류발전기는 정지된 아머와 회전하는 자기장을 특징으로 하는 또 다른 유형의 AC 전용 발전기입니다. 전류가 정지된 부분에서 생성되므로, 이를 외부 회로로 전송하는 것이 더 간단하고 직관적입니다. 이러한 설계에서는 브러시의 마모가 최소화되어 내구성이 향상됩니다.
DC 발전기
DC 발전기는 기계 에너지를 직류(DC) 전기 에너지로 변환하는 장치로, 다이나모라고도 합니다. 이는 방향은 일정하지만 크기는 변할 수 있는 펄스 형태의 직류를 생성합니다.
회전하는 아머 도체에서 유도되는 전류는 본질적으로 교류입니다. 이를 DC로 변환하기 위해 분할 링 커뮤테이터가 사용됩니다. 커뮤테이터는 회전하는 아머에서 정지된 회로로 전류를 전송하면서 공급되는 전류의 방향이 일정하게 유지되도록 합니다.
DC 발전기의 분할 링 커뮤테이터
분할 링 커뮤테이터는 단일 링 형태의 도체가 절연 간격을 두고 두 개의 반으로 나뉘어져 있습니다. 분할 링의 각 반은 아머 감전선의 별도의 단자에 연결되며, 두 개의 정지된 탄소 브러시가 회전하는 커뮤테이터와 접촉하여 외부 회로에 전류를 공급합니다.
아머가 회전하면서 유도되는 교류가 반주기마다 방향을 바뀔 때, 분할 링 커뮤테이터는 회로에 공급되는 전류가 일정한 방향을 유지하도록 합니다:
그러나 커뮤테이터 세그먼트 사이의 간격은 다음과 같은 두 가지 주요 문제를 초래합니다:
이러한 요인들로 인해 DC 발전기의 브러시는 슬립 링을 사용하는 AC 발전기에 비해 정기적인 유지 관리와 교환이 필요합니다.
