조속기의 정의,역할,장단점 (전력공학)

 

조속기 (Governor)

조속기의 정의

조속기는 터빈이나 엔진의 회전 속도를 제어하는 장치로, 주로 발전소의 수차, 증기 터빈, 가스터빈 등에 사용되어 출력 전력을 조절하고, 주파수를 안정시키는 역할을 한다.

 

조속기의 역할

1. 속도 제어: 터빈이나 엔진의 회전 속도를 일정하게 유지하여 전력 생산의 안정성을 보장한다.
2. 주파수 안정화: 발전소에서 생성되는 전력의 주파수를 일정하게 유지하여 전력 계통의 안정성을 보장한다.
3. 출력 조절: 수요 변동에 따라 발전기의 출력 전력을 조절한다.
4. 기계적 보호: 과속으로 인한 기계적 손상을 방지하여 시스템의 수명을 연장한다.

 

조속기의 작동 원리

1. 감지: 조속기는 터빈의 실제 속도를 감지하여 기준 속도와 비교한다.
2. 비교: 감지된 속도와 설정된 기준 속도를 비교하여 차이를 계산한다.
3. 조절: 차이를 줄이기 위해 액추에이터를 통해 밸브나 베인 등을 조절하여 터빈의 연료나 증기 유입량을 조정한다.
4. 반응: 조속기의 조절에 따라 터빈의 속도가 조정되어 기준 속도에 맞추어진다.

 

조속기의 종류

1. 기계식 조속기
   • 구성: 원심력에 의해 작동하는 플라이볼, 스프링, 레버 등의 기계적 장치로 구성된다.
   • 장점: 구조가 간단하고 내구성이 높다.
   • 단점: 정밀도가 낮고 반응 속도가 느리다.
2. 전자식 조속기
   • 구성: 전자 센서, 제어 회로, 액추에이터 등으로 구성된다.
   • 장점: 높은 정밀도와 빠른 반응 속도.
   • 단점: 복잡한 구조와 높은 비용.
3. 전자-기계식 조속기
   • 구성: 기계식 조속기와 전자식 제어 시스템이 결합된 형태.
   • 장점: 기계적 신뢰성과 전자적 정밀도를 모두 갖춤.
   • 단점: 시스템의 복잡성과 유지보수 비용이 높음.

 

조속기의 응용 분야

1. 수력 발전소: 수차의 속도를 조절하여 일정한 전력을 생산.
2. 증기 발전소: 증기 터빈의 속도를 제어하여 전력 계통의 주파수를 일정하게 유지.
3. 가스터빈 발전소: 가스터빈의 연료 공급을 조절하여 출력 전력을 조절.

 

조속기의 주요 구성 요소

1. 플라이볼: 원심력을 이용해 속도 변화를 감지하는 기계식 장치.
2. 액추에이터: 조속기 신호에 따라 밸브 등을 조절하여 연료나 증기 유입량을 변경.
3. 제어 회로: 전자식 조속기에서 속도 신호를 처리하고 액추에이터를 제어하는 전자 회로.
4. 센서: 터빈이나 엔진의 실제 속도를 감지하는 장치.