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전기 모터 회전자의 숨겨진 힘: 왜 현대 발전기는 카본 브러시에 의존하지 않을까?
기술이 발전함에 따라 발전기의 설계와 작동 방식도 진화하고 있습니다. 탄소 브러시에 의존했던 초기 발전기에서 오늘날 보편화되고 있는 브러시리스 기술로의 변화는 발전기 성능을 향상시켰을 뿐만 아니라 유지 관리 비용도 절감시켰습니다. 많은 독자들은 현대 발전기가 왜 카본 브러시에 의존하지 않는지 궁금할 것입니다. 이것 뒤에 어떤 기술 혁신이 숨겨져 있을까요?
전자기학에서의 여기
전자기학에서 여기란 전류를 사용하여 자기장을 생성하는 과정입니다. 발전기 또는 모터는 자기장 속에서 회전하는 회전자로 구성됩니다. 자기장은 영구 자석이나 전기장 코일에 의해 생성될 수 있다. 전기장 코일을 사용하는 기계의 경우, 자기장을 생성(여자)하기 위해 전류가 코일을 통해 흘러야 합니다. 그렇지 않으면 회전자가 전력을 전달할 수 없습니다.
전기장 코일은 가장 유연한 플럭스 조절 방식을 제공하지만 전류를 소모합니다.
발전기의 여기
대형 발전기의 경우, 발전기가 전기를 생성하려면 먼저 전류가 흐르도록 해야 합니다. 발전기 출력 중 일부는 시동 후 자기장을 유지하는 데 사용될 수 있지만 시동 시에는 여전히 외부 전류원이 필요합니다. 자기장을 제어하는 것은 시스템 내 전압을 유지하는 데 매우 중요합니다.
증폭기 원리
영구자석 발전기를 제외하고 발전기의 출력 전압은 자속에 비례합니다. 자속의 합은 구조물의 자화와 여기 전류에 의해 생성된 자기장으로 구성됩니다. 여자 전류가 없으면 자속은 매우 작고 전기자 전압은 거의 0입니다. 계자 전류를 제어하면 발전 시스템의 전압을 조절하여 전기자 전류 증가로 인해 발생하는 전압 강하를 없앨 수 있습니다.
발전기는 전류를 전압으로 변환하는 증폭기로 볼 수 있습니다.
독립적인 인센티브의 사용
대형 발전기의 경우 주 발전기와 병렬로 연결된 별도의 여자 발전기를 사용하는 것이 일반적입니다. 이것은 더 큰 발전기에 필요한 전류를 공급하도록 설계된 작은 영구 자석 또는 배터리로 구동되는 발전기입니다.
자기 동기 부여의 새로운 시대
현대 발전기는 일반적으로 자기 여자 방식입니다. 즉, 회전자 출력 전력의 일부가 전기장 코일을 구동하는 데 사용됩니다. 발전기가 꺼지면 회전자 코어는 일정량의 잔류 자기를 유지합니다. 발전기를 시동할 때는 먼저 어떤 부하도 연결하지 마십시오. 그러면 초기 약한 자기장이 로터 코일에 약한 전류를 유도하여 자기장을 강화하고 결국 강한 전압을 형성합니다.
스타트업 및 기타 변형
자기여자 발전기는 외부 부하 없이 시동해야 합니다. 자체 여자 설계에는 간단한 션트 설계부터 부하 변화에 대처하기 위해 일시적인 에너지 부스트를 제공하는 여자 부스트 시스템까지 다양한 유형이 있습니다.
발전기의 잔류 자기가 최대 전압을 달성하기에 충분하지 않을 경우 일반적으로 다른 소스에서 전류를 주입하는 방법이 있습니다.
브러시리스 인센티브의 부상
브러시리스 여자 기술은 카본 브러시를 사용하지 않고도 모터의 자속을 생성할 수 있습니다. 반도체 기술의 발전을 바탕으로 개발된 이 기술은 회전 정류기를 사용하여 동기기의 축에 유도된 교류 전압을 수집하고 이를 정류하여 발전기의 계자 권선에 공급합니다. 역사적으로 무브러시 여자는 빠른 플럭스 조절 측면에서 부족한 면이 있었지만, 새로운 솔루션이 등장하면서 이러한 문제가 개선되고 있습니다.
기술의 미래
오늘날의 무브러시 기술은 더욱 정교해졌으며, 사이리스터 정류기 및 스위칭 인터페이스와 같은 고성능 무선 통신을 사용하여 자기장을 완벽하게 제어하고 발전기의 작동을 보다 유연하고 효율적으로 만들었습니다.
기술이 계속 발전함에 따라 발전기가 탄소 브러시를 완전히 없앨 수 있는지 여부는 여전히 어려운 문제입니다. 이러한 과제를 해결하기 위해 미래에 어떤 새로운 기술이 등장할까요?
