전동기 및 발전기의 원리와 종류

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전동기 및 발전기의 원리와 종류에 대한 보고서 자료입니다.

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단자로 하고 또 다른 한 쪽 끝 A', B', C'를 한데 (중성점) 묶어 놓은 Y 결선 (Star connection)이고, [그림 7 (b)는 코일의 각 끝을 순차적으로 묶고 각각의 접속적을 외부 단자로 한 △ 결선 (Delta Connection)이다. 여기서, A, B, C 각 코일에 발생하는 전압을 상전압, 그림 7. 3상 결선
전류를 상전류라 하고, 외부 단자 간의 전압을 선간 전압, 외부 단자에 흐르는 전류를 선전류라 하며, Y 결선과 △ 결선에서는 각각 다음과 같은 관계가 있다.
① Y 결선의 경우 : 선간 전압 = √3·상전압
선전류 = 상전류
② △ 결선의 경우 : 선간전압 = 상전압
선전류 = √3·상전류
즉, Y 결선의 경우 선간 전압은 상전압의 √3배이고, △ 결선의 경우는 선전류는 상전류의 √3배이다. 같은 크기의 발전기에서 같은 수의 코일을 감았을 경우 Y 결선 쪽이 높은 전압을 발생함을 의미한다. 따라서, 자동차용 교류 발전기는 저속에서보다 높은 전압을 얻을 수 있고, 중성점의 전압을 이용할 수 있는 이점 때문에 Y형 결선 방식이 널리 쓰인다. 그러나, 일부 출력이 큰 교류는 발전기에서는 △결선이 사용되기도 한다.
정류회로
교류를 직류로 변환시키는 것을 정류라 하며, 정류 방법에는 여러 가지 방식이 있으나, 자동차용 교류 발전기에서는 실리콘 다이오드를 이용하여 정류를 한다.
-단상 교류의 정류
[그림 8 (a)]와 같이 단상 교류 발전기와 부사의 사이에 다이오드를 직렬로 접속하면 다이오드에 정방향 전압이 가해질 때만 전류가 흐르고, 역방향의 경우에는 전류가 흐르지 않는다. 이와 같이 정방향의 반파만을 이용하는 방식을 단상 반파 정류라 한다. [그림 8 (a)]의 파형에서 보는 바와 같이 부하에 흐른 전류는 맥동이 심하다. [그림 8 (b)]는 다이오드 4개를 브리지 모양으로 접속한 회로인데, 이 경우에는 정방향, 역방향의 교류 전압을 모두 정류하기 때문에 효율이 높은 정류를 할 수 있다. 축전지용 충전기 등은 기본적으로 이 방식의 정류기를 사용하고 있으며, 이것 그림 8. 단상 교류의 정류 을 단상 전파 정류라 한다.
-3상 교류의 정류
[그림 9 (a)]와 같이 Y 결선인 3상 교류 발전기의 출력 단자에 3개의 다이오드를 접속하고
중성점과의 사이에 부하를 접속하면 [그림 9 (b)]와 같은 정류 전류가 얻어진다. 이것을 3상 반파 정류라 한다.
그림 9. 3상 반파 정류 회로 그림 10. 3상 교류 정류 회로
[그림 10]은 6개의 다이오드를 브리지 모양으로 연결하여 3상 교류 발전기의 출력 단자에 접속한 것인데, 교류 발전기는 이 방식으로 3상 교류를 정류하고 있으며, 이것을 3상 전파 정류 회로라 한다. 이 방식으로 정류된 전류는 맥동이 대단히 적은 직류(맥류)가 얻어진다.
-직류발전기의 단점
회전속도 범위가 제한되어 있다.
정류자와 브러시의 마찰에 의한 마찰열의 발생으로 과열이 발생한다.
원심력에 의한 전기자 권선의기계적 부하 증대된다.
기관 공전시 발전 전압이 낮다.
정류자 브러시의 마모가 많아 자주 수리해야한다.
출력을 증대 시키기 위해서는 크기와 중량이 커져야 한다.
-교류발전기의 장점
기관 공전시에도 발전이 가능하다.
허용회전속도 범위가 넓다.(다이오드를 이용하여 정류)
정류회로의 +다이오드는 Cut out relay의 기능을 수행한다.
(따라서 간단한 전압조정장치만 필요하다.)
출력크기에 비해 가볍다.
카본 브러시와 정류자가 생략되어 베어링에 의해서 수명이 결정된다.
고온, 증기, 먼지, 진동에 강하다.
회전방향을 자유로이 결정할 수 있다.
교류발전기는 구조가 더 간단해서 더 많이 쓰이고 있다.

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항공기 전동기,   항공기 발전기,   종류,   전동기 및 발전기