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공개된 전기: 발전기를 시동하려면 왜 자기장이 필요합니까?
발전의 원리를 탐구하다 보면 발전기가 어떻게 작동하는지 궁금해지는 것은 당연한 일입니다. 이 거대한 기계는 전기를 생성하기 위해 오로지 기계적 운동에만 의존하지 않습니다. 전자기력의 원리에 기반하여 작동합니다. 구체적으로, 발전기를 시동하려면 자기장의 존재가 필수적입니다. 그렇다면 발전기가 작동하려면 자기장이 필요한 이유는 무엇일까요?
전자기학에서 자화는 전류를 사용하여 자기장을 생성하는 과정입니다. 발전기 또는 모터는 회전하는 회전자와 그 사이의 자기장으로 구성됩니다.
일반적으로 발전기 설계에는 영구 자석을 사용하는 것과 필드 코일을 사용하는 것의 두 가지 유형이 있습니다. 계자 코일을 사용하는 기계는 회전자에서 사용 가능한 전기를 생성하기 위해 계자에 에너지를 공급하는 전류가 필요합니다. 따라서 시동 단계에서는 아무리 작은 발전기라도 자기장 생성을 보장하기 위해 안정적인 전류가 필요합니다. 그렇지 않으면 회전자가 효과적으로 작동할 수 없습니다.
흥분의 중요성
대형 발전기에서는 여자(勵磁)의 필요성이 더욱 커진다. 이러한 유형의 기계는 구조가 비교적 복잡하기 때문에, 안정적인 출력 전류를 생성하려면 안정적인 자기장을 설정해야 합니다. 그러므로 이런 기계에 있어서는 자기장의 확립이 매우 중요합니다. 발전기의 전압 출력은 발전기 내부의 자속에 비례합니다. 자화 전류가 없으면 자속은 무시할 수 있고 생성되는 전압은 0에 가깝습니다.
발전기는 전류를 전압으로 변환하는 증폭기입니다. 자기 여자 모터 설계는 회전자에서 출력되는 전력의 일부를 사용하여 자기장을 생성하는데, 이는 다시 시스템 내 전압에 영향을 미칩니다.
자기 여기 및 분리 여기
현대 발전기는 대부분 자기 여자 방식입니다. 즉, 회전자에서 생성된 전기가 여자를 위해 다시 공급됩니다. 그러나 일부 대형 또는 오래된 발전기의 경우 일반적으로 여자 전류를 제공하기 위해 별도의 여자 발전기가 필요합니다. 이러한 여자 기계는 일반적으로 필요한 자기장을 안정적으로 생성할 수 있는 소형 영구 자석 구동 발전기입니다.
자기 여자 과정을 더 살펴보면, 발전기가 시동될 때 회전자는 일정량의 잔류 자기를 유지합니다. 이를 통해 발전기는 외부 부하 없이 작동을 시작할 수 있습니다. 초기 약한 자기장은 회전자 내부에 약한 전류를 유도하고, 이로 인해 여자 전류가 증가하고 시스템은 피드백을 통해 점차적으로 최대 전압 상태까지 "구축"됩니다.
브러시리스 여기의 진화
기술의 발전으로 무브러시 여기 기술과 같은 새로운 여기 방법이 점차 주목을 받고 있습니다. 이 기술은 카본 브러시를 사용하지 않고 회전 자기장을 생성하여 유지 보수 비용과 화재 위험을 줄여줍니다. 그러나 초기의 무브러시 여자 기술은 빠른 자기장 제거에 충분히 반응하지 못해 성능이 제한되었습니다. 최근의 개발로 인해 시스템이 자기장의 변화에 더욱 민감하게 반응하여 전반적인 효율성을 향상시킬 수 있는 획기적인 진전이 이루어졌습니다.
최신 무브러시 여자 설계는 동기 기계 샤프트에 회전 다이오드 정류기를 사용하여 유도 AC 전압을 수집하고 이를 정류하여 발전기의 계자 권선에 공급합니다.
전기 수요의 증가에 대응하여 발전기 여자 기술 또한 끊임없이 발전하고 있습니다. 전통적인 구동 모터와 자기 여자 외에도 많은 새로운 솔루션이 발전 분야를 빠르게 통합하고 변화시키고 있습니다.
그러므로 발전의 신비를 숙고할 때, 어쩌면 우리는 전체 과정에서 자기장이 차지하는 중요한 역할에 더 주의를 기울이고 미래 발전 기술에서 나타날 수 있는 새로운 솔루션을 모색해야 할지도 모릅니다.
