자여자 발전기 (분권,직권,복권) (전기기기)

자여자 발전기

자여자 발전기(Self-Excited Generator)는 발전기의 계자 권선(field winding)에 필요한 전류를 전기자(armature) 회로로부터 직접 공급받는 방식의 발전기입니다. 이 방식은 외부 전원 없이 발전기 자체의 전력으로 계자 권선에 전류를 공급하기 때문에 "자여자"라고 불립니다. 자여자 발전기는 주로 일정한 부하 조건에서 사용되며, 계자 권선 연결 방식에 따라 여러 유형으로 나뉩니다.

 

자여자 발전기의 주요 유형

자여자 발전기는 계자 권선과 전기자 권선의 연결 방식에 따라 다음과 같이 분류됩니다.

1. 분권 발전기 (Shunt Generator): 계자 권선이 전기자 권선과 병렬로 연결됩니다.
2. 직권 발전기 (Series Generator): 계자 권선이 전기자 권선과 직렬로 연결됩니다.
3. 복권 발전기 (Compound Generator): 계자 권선이 전기자 권선과 병렬과 직렬로 모두 연결됩니다.

 

자여자 발전기의 주요 특징

1. 자기 여자 방식: 외부 전원 없이 자체 발생 전력을 이용하여 계자 전류를 공급합니다.
2. 자기여자 효과: 전기자 권선에서 발생한 전류의 일부를 계자 권선에 공급하여 자기장을 강화합니다.
3. 간단한 구조: 외부 전원이 필요하지 않아 구조가 비교적 단순합니다.

 

자여자 발전기의 구성 요소

1. 계자 권선 (Field Winding): 발전기 내에서 발생한 전력을 이용해 자기장을 형성하는 권선입니다.
2. 전기자 (Armature): 회전하는 부분으로, 전자기 유도에 의해 전류를 발생시킵니다.
3. 정류자 (Commutator): 전기자의 교류 전류를 직류 전류로 변환합니다.
4. 브러시 (Brush): 정류자와 접촉하여 전류를 전달합니다.

 

자여자 발전기의 작동 원리

자여자 발전기는 초기에는 잔류 자기(residual magnetism)를 이용하여 미약한 전압을 생성합니다. 이 전압으로 계자 권선에 전류가 공급되고, 이 전류는 자기장을 강화하여 전기자 권선에서 더 큰 전압을 발생시킵니다. 이 과정이 반복되어 자기장이 충분히 강화되고 안정된 출력 전압을 얻게 됩니다.

 

 

자여자 발전기의 장점

1. 외부 전원 불필요: 외부 전원 없이 발전기 자체의 전력으로 작동합니다.
2. 간단한 설치 및 유지보수: 구조가 단순하여 설치와 유지보수가 용이합니다.
3. 자기 여자의 안정성: 일정한 조건에서 안정적으로 작동합니다.

 

자여자 발전기의 단점

1. 출력 전압 변동: 부하 변화에 따라 출력 전압이 변동할 수 있습니다.
2. 초기 작동 불확실성: 초기에는 잔류 자기만으로 작동하므로 초기 전압이 매우 낮을 수 있습니다.
3. 부하 조절 어려움: 부하 변화에 따른 전압 변동을 제어하기 어렵습니다.

 

자여자 발전기의 응용 분야

• 소규모 전력 시스템: 간단한 전력 공급이 필요한 소규모 시스템에서 사용됩니다.
• 비상 전력 공급: 외부 전원 없이 자가 발전이 필요한 비상 상황에서 사용됩니다.
• 농업용 기계: 간단한 구조와 유지보수 용이성으로 농업용 기계에 사용됩니다.