직류 발전기의 원리 및 주요 구성 (전기기기)

직류기(직류 발전기)의 원리 및 주요 구성

 

직류 발전기의 기본 원리

직류 발전기의 기본 원리는 전자기 유도(Electromagnetic Induction)입니다. 이 원리는 마이클 패러데이가 발견한 것으로, 전자기 유도 법칙에 따라 변화하는 자기장 속에서 도체가 움직이면 기전력이 유도되어 전류가 흐르게 된다는 것을 말합니다.

 

주요 구성 요소

직류 발전기는 다음과 같은 주요 구성 요소로 이루어져 있습니다.

1. 계자 권선 (Field Windings): 자기장을 생성하는 역할을 합니다. 전기자 권선 주위에 일정한 자기장을 제공하는데, 이 자기장은 영구 자석이나 전자석으로 생성될 수 있습니다.
2. 전기자 권선 (Armature Windings): 전기자가 회전하면서 자기장을 통과하면 여기에서 전류가 유도됩니다. 전기자 권선은 일반적으로 여러 개의 코일로 구성됩니다.
3. 정류자 (Commutator): 유도된 교류 전류를 직류로 변환하는 역할을 합니다. 정류자는 전기자 권선과 함께 회전하며, 브러시와 접촉하여 전류의 방향을 변환합니다.
4. 브러시 (Brushes): 정류자와 외부 회로를 연결하여 전류를 전달합니다. 브러시는 탄소나 금속으로 만들어져 있습니다.

직류 발전기 작동 원리

1. 자기장 생성:
   • 계자 권선에 전류를 흘리면 자기장이 생성됩니다. 영구 자석을 사용할 경우 계자 권선이 필요하지 않을 수 있습니다.
2. 전기자 회전:
   • 전기자 권선이 회전하면서 자기장을 통과합니다. 회전하는 동안 자기장에 의해 전기자 권선 내의 전도체가 잘라지면서 전류가 유도됩니다.
3. 기전력 유도:
   • 패러데이의 전자기 유도 법칙에 따라, 전기자 권선이 자기장을 통과하면 권선 내부에 기전력이 유도됩니다. 이 기전력은 권선의 회전 속도와 자기장의 세기에 비례합니다.
4. 정류자 역할:
   • 유도된 전류는 정류자를 통해 브러시로 전달됩니다. 정류자는 교류 전류를 직류로 변환하는 역할을 합니다. 이는 정류자가 전기자 권선의 끝 부분과 교대로 연결되어 유도 전류의 방향을 정류하기 때문입니다.
5. 출력 전류:
   • 브러시를 통해 정류된 전류가 외부 회로로 전달됩니다. 이렇게 해서 직류 발전기는 일정한 방향의 전류를 출력하게 됩니다.

직류 발전기의 동작 예시

1. 자기장:
   • 영구 자석 또는 계자 권선에 의해 생성된 자기장이 전기자 권선을 통과합니다.
2. 전기자 회전:
   • 외부의 기계적 에너지가 전기자 축에 전달되어 회전하게 됩니다.
3. 기전력 유도:
   • 회전하는 전기자 권선에 기전력이 유도되고, 이 기전력은 정류자를 통해 브러시로 전달됩니다.
4. 정류:
   • 정류자에 의해 교류 전류가 직류 전류로 변환됩니다.
5. 출력:
   • 브러시를 통해 외부 회로로 직류 전류가 흐르게 됩니다.

 

 

예시문제