동기식 기계의 원리와 구성요소
동기식 기계의 원리와 구성 요소에 대해 자세히 살펴 보겠습니다.
싱크로나이저의 정의
기본 개념: 동기 기계는 회전자와 고정자로 구성된 전기 기계로, 회전자는 외부 회로에서 공급되는 전력과 동기화되어 정확한 속도로 회전합니다.
동기화의 중요성: ‘동기화’라는 이름은 회전자의 속도가 시스템의 전력 주파수와 직접적인 관련이 있음을 의미합니다.
이는 로터가 항상 전력 주파수에 따라 올바른 속도로 회전한다는 것을 의미합니다.
동기식 기계의 기본 원리
1. 전자기유도의 법칙 동기기계의 기본원리는 전자기유도의 법칙에 기초한다.
이는 회전자 내부의 자기장이 변화하여 고정자 코일에 전압을 유도하는 현상입니다.
회전자는 전기 또는 영구 자석일 수 있으며, 회전하면 고정자 코일에 전기가 생성됩니다.
2. 회전자의 여자 동기기에서는 회전자가 여기되어 자기장을 생성합니다.
전자석을 사용할 경우 여자 권선을 통해 소량의 전기가 공급되어 강한 자기장이 생성됩니다.
이 자기장이 회전함에 따라 고정자의 코일에 유도 전압이 생성됩니다.
3. 동기 속도 동기기의 회전 속도(동기 속도)는 공급 주파수와 직접적인 관련이 있습니다.
즉, 동기기는 공급전원의 주파수에 따라 정확한 속도로 회전한다.
이 속도는 다음 공식으로 표현됩니다.
n= 120f / p 여기서 n은 회전 속도(rpm), f는 주파수(Hz), P는 극 수입니다.
4. 정밀한 동기화 동기기의 회전자는 공급되는 AC 전원의 주파수와 정밀하게 동기화됩니다.
이는 발전기로 전력을 공급할 때나 전기 모터로 올바른 속도로 작동할 때 매우 중요합니다.
시스템 안정성과 효율성을 보장하려면 동기화가 필수적입니다.
5. 역률 개선 동기발전기는 전력계통의 역률을 개선하기 위해 사용될 수도 있습니다.
이는 유도성 또는 용량성 부하를 보상하기 위해 발전기의 여자 전류를 조절함으로써 달성됩니다.
동기화 장치의 구성 요소
로터 역할: 고정자에 전압을 유도하기 위해 자기장을 생성하는 동기 기계의 회전 부분입니다.
유형: 로터와 비로터의 두 가지 주요 유형이 있으며 각각 특정 응용 분야에 적합한 특성을 갖습니다.
고정자 역할: 회전자에 의해 생성된 회전 자기장에 의해 전압이 유도되는 동기 기계의 고정 부분입니다.
구성: 일반적으로 외부 회로에 전원을 공급하는 전기 전도성이 높은 코일 또는 와이어로 구성됩니다.
여기 시스템 역할: 회전자의 전자석을 자극하여 자기장을 형성합니다.
구성 : 회전자의 권선을 여자시키기 위해 직류전원을 공급하는 시스템으로 구성된다.
정류자 및 슬립 링(동기 발전기용) 역할: 정류자는 직류 발전기에 사용되며 회전자에서 생성된 교류를 직류로 변환합니다.
슬립 링은 동기식 발전기에서 여자 권선에 직류 전력을 공급하는 데 사용됩니다.
구성: 전기적 접촉을 유지하면서 로터가 회전할 수 있도록 하는 메커니즘입니다.
베어링 역할: 로터의 원활한 회전을 지원하고 샤프트의 위치를 유지합니다.
종류 : 볼베어링, 롤러베어링 등 하중과 속도에 따라 선택됩니다.
동기화 장치의 추가 구성 요소
냉각 시스템 역할: 동기기에서 발생하는 열을 제거하여 과열을 방지합니다.
구성 : 공냉식, 수냉식, 수소냉각 등 다양한 방법을 사용할 수 있습니다.
엔드 캡 및 하우징: 기계 구조를 보호하고 내부 구성 요소를 안정적으로 유지합니다.
제어 및 보호 장치 역할을 합니다.
동기식 기계의 작동을 모니터링하고 과부하 또는 고장이 발생한 경우 기계를 보호합니다.
유형: 온도 센서, 압력 센서, 회로 차단기 등이 포함될 수 있습니다.