3상 대칭 기전력의 발생 원리 (회로이론)

3상 대칭 기전력의 발생 원리

3상 대칭 기전력은 3상 교류 시스템에서 각 상(phase)에 동일한 진폭과 주파수를 가진, 위상 차이가 120도인 전압이 발생하는 현상을 의미합니다. 3상 대칭 기전력은 주로 3상 동기 발전기에서 발생합니다.

3상 대칭 기전력의 발생 원리는 패러데이의 전자기 유도 법칙과 전기기기의 구조적 배치에 근거합니다.

1. 패러데이의 전자기 유도 법칙

● 패러데이의 법칙에 따르면, 회전하는 자계(자기장)가 고정된 코일(도선)을 가로지를 때 전압이 유도됩니다.

● 유도된 전압은 자기장의 변화율과 도선의 길이에 비례합니다.

2. 고정자와 회전자 구조

● 3상 동기 발전기는 고정자(stator)와 회전자(rotor)로 구성되어 있습니다.

● 고정자는 공간적으로 120도씩 위상 차이를 두고 배치된 3개의 권선으로 구성됩니다.

● 회전자는 강한 자기장을 생성하며, 고정자 내부에서 회전합니다.

1. 자기장 생성

● 회전자에 직류 전류를 공급하면 강한 자기장이 생성됩니다.

● 회전자가 고정자 내부에서 회전하면서 자기장을 고정자 권선에 유도합니다.

2. 회전 자기장과 유도 전압

● 회전하는 자기장이 고정자 권선을 가로지르며 전압이 유도됩니다.

● 고정자의 각 권선에 유도된 전압은 회전자 속도에 따라 주기적으로 변화합니다.

3. 위상 차이

● 고정자의 3개 권선은 물리적으로 120도씩 떨어져 있기 때문에, 각 권선에 유도된 전압의 위상도 120도씩 차이가 납니다.

● 이렇게 해서 3상 대칭 기전력이 발생합니다. 즉, 세 개의 전압은 동일한 진폭과 주파수를 가지며, 서로 120도 위상 차이를 가집니다.