제동 권선의 역할 (전기기기)

 

제동 권선

제동 권선(난조 방지 권선)은 동기 발전기나 동기 전동기에서 난조를 방지하고 안정적인 동작을 유지하기 위해 사용됩니다. 이 권선은 동기 기계의 회전자에 설치되어 여러 중요한 역할을 수행합니다.

 

제동 권선의 역할

1. 난조 방지
   • 동기 기계의 회전자에 제동 권선이 설치됨으로써, 회전자 속도의 미세한 변동이나 교란이 발생할 때 유도 전류가 생성됩니다.
   • 이 유도 전류는 회전자의 자기장에 상응하는 방향으로 자기력을 생성하여 속도 변동을 억제합니다.
   • 결과적으로 기계의 속도를 안정시키고, 난조(불규칙한 속도 변화)를 방지합니다.
2. 기계적 안정성 향상
   • 제동 권선은 동기 기계의 기계적 안정성을 향상시킵니다. 회전자 속도의 변동이 억제되므로 기계의 진동이 감소하고, 전체 시스템의 기계적 피로도가 줄어듭니다.
   • 이는 기계의 수명을 연장하고, 유지보수 비용을 절감하는 데 도움이 됩니다.
3. 전기적 안정성 향상
   • 제동 권선은 동기 기계의 전기적 특성을 안정화시킵니다. 기동 및 정지 과정에서 발생할 수 있는 과도 현상을 완화하고, 전기적 변동을 억제하여 전력 품질을 향상시킵니다.
4. 기동 보조
   • 제동 권선은 기동 시에도 중요한 역할을 합니다. 기동 초기에는 회전자 속도가 낮아 비동기 전동기처럼 동작하면서 기동 토크를 제공하고, 동기 속도에 도달할 때까지 가속을 돕습니다.
   • 동기 속도에 도달하면 동기화가 이루어지며, 제동 권선은 주된 동작 모드인 동기 상태로 전환합니다.
5. 부하 변동에 대한 대응
   • 부하 변동이 발생할 때 제동 권선이 유도하는 전류는 회전자에 추가적인 자기장을 형성하여 부하 변동을 흡수하고, 부하의 갑작스러운 변화에 대한 대응력을 높입니다.
   • 이는 동기 기계의 전력 출력과 전압을 안정화하는 데 기여합니다.

제동 권선의 원리

제동 권선은 회전자의 슬롯에 배치된 단락된 권선입니다. 다음은 제동 권선의 작동 원리입니다.

• 유도 전류 생성: 회전자가 동기 속도에서 벗어나거나 외부 교란에 의해 속도가 변동하면, 제동 권선에 유도 전류가 발생합니다. 이 유도 전류는 회전자의 상대 운동에 비례하여 발생합니다.
• 저항성 토크 생성: 유도 전류는 회전자 내부에 자기장을 형성하여 저항성 토크를 생성합니다. 이 토크는 회전자의 속도 변동을 억제하는 방향으로 작용하여 안정성을 유지합니다.
• 동기화 보조: 기동 시에는 제동 권선이 비동기 전동기처럼 동작하여 초기 기동 토크를 제공하고, 동기 속도에 도달할 때까지 가속을 지원합니다. 이후에는 동기 상태로 전환되어 주된 동작 모드를 유지합니다.