교류 발전기는 전자기 유도 원리를 이용하여 엔진이 발전기 축을 회전시키는 데 필요한 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하여 출력합니다.
패러데이의 전자기 유도 법칙에 따르면, 닫힌 도선 고리 내부를 통과하는 자기 선속(자기력선의 개수)이 변할 때(도선과 자기장 사이에 상대적인 움직임이 있을 때), 고리 안에 유도 기전력이 발생합니다. 만약 고리가 닫힌 도선 고리라면, 유도 전류가 발생합니다.
교류 발전기는 위의 원리에 따라 설계 및 제조되지만, 교류 발전기의 자기장은 전자기장입니다. 일정한 방향의 전류가 두 개의 탄소 브러시(예를 들어, 전류가 탄소 브러시 A로 들어가고 탄소 브러시 B에서 나오는 경우)를 통과하면 코일 근처에 자기장이 생성됩니다. 자기장의 방향은 오른손 법칙에 따라 결정됩니다. 자기장의 세기를 높이기 위해 코일 중앙에 연철을 삽입합니다. 전류가 흐르면 자석이 형성됩니다. 자석 주위의 자기력선은 N극에서 나와 S극에서 자석으로 되돌아오는 고리 모양을 형성합니다. 축이 연철에 고정되어 있습니다. 엔진이 이 축을 회전시키면 회전하는 자기장이 형성되어 전선과 자기장 사이에 상대적인 운동이 발생합니다.
교류 발전기의 특징
교류 발전기의 특징 (직류 발전기와 비교):
이 제품은 부피가 작고 무게가 가벼우며 구리 재료를 절약하는 것이 특징입니다.
2. 간단한 구조, 안정적인 작동, 편리한 유지 보수 및 긴 수명;
3. 엔진은 저속 충전 성능이 우수합니다(외부 여자를 통해 기전력이 발생합니다).
4. 무선 간섭이 적다는 등의 장점;
5. 사용된 레귤레이터의 구조는 간단합니다(전압 레귤레이터 하나뿐이며, 전류 제한 및 전류 차단 기능도 자체적으로 갖추고 있습니다).
교류 발전기의 분류
(1) 서로 다른 전체 구조에 따라
① 일반 교류 발전기
② 일체형 교류 발전기
③ 펌프가 장착된 AC 발전기
④ 브러시리스 교류 발전기
⑤ 영구 자석 교류 발전기
(2) 정류기의 구조에 따라
① 6관식 발전기
② 8관식 발전기
③ 9관식 발전기
④ 11관 발전기
(3) 자기장 권선의 접지 유형에 따라
① 내장형 철제
② 외부 철제
교류 발전기의 구조
1. 회전자: 발전기의 자기장 생성 부분(회전하는 자기장을 발생시키는 부분)으로, 주로 두 개의 클로 폴, 자기장 권선, 축 및 슬립링 등으로 구성됩니다.
두 개의 클로 폴이 회전축에 압입됩니다. 클로 폴의 내부에는 자기 요크가 장착되어 있고, 자기장 권선이 감겨 있습니다. 자기장 권선의 두 리드는 각각 회전축과 절연된 두 개의 구리 슬립링에 용접됩니다. 두 개의 브러시가 슬립링과 접촉하여 자기장 권선에 직류 전원을 공급합니다. 여자 전류가 자기장 권선을 통과하면 자기장이 발생합니다. 자화된 클로 폴 중 하나는 N극이고 다른 하나는 S극이므로 4~8쌍의 자극이 형성됩니다(국내 JF 시리즈 교류 발전기는 6쌍의 자극을 가집니다).
회전자 집게극을 새 부리 모양으로 설계한 목적은 자기장이 정현파 분포를 나타내도록 하여 전기자 권선에서 발생하는 유도 기전력이 더욱 정현파 형태를 갖도록 하기 위함입니다.
2. 고정자: 발전기의 전기자 부분(3상 교류를 생성하는 전기자라고도 함)으로, 고정자 코어와 양쪽 끝 덮개 사이에 고정된 대칭형 3상 전기자 권선으로 구성됩니다. 고정자 코어는 내부 원에 홈이 있는 서로 절연된 고리 모양의 규소강판을 쌓아서 만듭니다. 3상 전기자 권선은 대부분 스타 결선으로 연결되지만, 델타 결선으로 연결된 교류 발전기도 있습니다.
3. 끝 덮개 및 냉각 팬
엔드 커버는 전면 엔드 커버(구동부 엔드 커버)와 후면 엔드 커버(정류기부 엔드 커버)로 나뉩니다.
이 부품의 기능은 베어링 및 기타 구성 요소를 설치하고, 로터 샤프트를 지지하며, 내부 구성 요소를 밀봉하는 것입니다.
이 제품은 알루미늄 합금 다이캐스팅 또는 모래 주형 주조 방식으로 제작됩니다. 알루미늄 합금은 비자성 소재이므로 자기 누설을 줄일 수 있으며, 가볍고 방열 성능이 우수하다는 장점이 있습니다.
교류 발전기의 작동 특성
교류 발전기의 동작 특성이란 정류 후 발전기에서 출력되는 직류 전압, 전류 및 회전 속도 간의 관계를 말하며, 출력 특성, 무부하 특성 및 외부 특성을 포함합니다. 그중에서도 출력 특성은 매우 중요합니다.
I. 출력 특성
교류 발전기의 출력 특성은 부하 특성 또는 출력 전류 특성이라고도 합니다. 이는 발전기의 출력 전압이 일정할 때(12V 시스템의 경우 14V, 24V 시스템의 경우 28V) 발전기의 출력 전류와 회전 속도 사이의 관계를 나타내는 것으로, 출력 전압 U가 일정할 때의 I=f(n) 곡선입니다. (실험을 통해 측정할 수 있는) 교류 발전기의 출력 특성은 그림과 같습니다.
II. 무부하 특성
발전기가 무부하 상태일 때 발전기의 단자 전압과 회전 속도 사이의 관계를 무부하 특성이라고 합니다. 즉, I=0일 때 U=f(n)의 함수 관계입니다.
iii. 외형적 특징
회전 속도가 일정할 때, 발전기의 단자 전압과 출력 전류 사이의 관계를 외부 특성이라고 하며, 즉 n이 상수일 때 U=f(I)의 함수 관계를 나타낸다.
출력 특성 곡선 I = f(n)은 다음을 나타냅니다.
1. 회전 속도
n1은 무부하 속도(I=0, U=정격 전압일 때)이며, 이 값은 발전기와 엔진의 속도비를 선택하는 주요 기준입니다. 일반적으로 n1은 엔진의 공회전 속도와 같거나 약간 높아야 합니다.
회전 속도가 n1보다 클 때, 발전기의 출력 전류는 회전 속도가 증가함에 따라 증가하고, 회전 속도가 감소함에 따라 증가합니다. 회전 속도가 n2일 때, 발전기는 정격 출력(정격 전압과 정격 전류의 곱) 또는 전류를 출력합니다.
n2 - 정격 속도(또는 최대 부하 속도). 일반적으로 선택된 n2 값은 엔진의 최대 속도보다 낮아야 하며, 엔진의 일반적인 사용 속도와 같거나 약간 높아야 합니다.
발전기의 회전 속도가 특정 값에 도달하면 출력 전류는 더 이상 회전 속도 증가나 부하 저항 감소에 따라 증가하지 않습니다. 즉, 발전기는 전류를 자동으로 제한하는 자체 보호 기능을 갖추고 있습니다. 이때의 전류 값을 발전기의 정격 출력 전류 또는 제한 전류 값(정격 전류의 약 1.5배)이라고 합니다.
무부하 속도와 정격 부하 속도는 교류 발전기의 주요 성능 지표이며, 두 값 모두 제품 설명서에 명시되어 있습니다. 사용 중에 이 두 값을 측정하여 명시된 값과 비교하면 발전기의 성능이 양호한지 판단할 수 있습니다.
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게시 시간: 2025년 12월 26일