직류발전기 전기자, 정류자 헷갈리는 부분 정리

 전기기기 첫 단원 직류발전기 단원을 풀다보면 헷갈리는 부분이 많다. 전기기사 필기 공부할 때는 그냥 대충 넘어갔지만, 다시 공부하는 차원에서 정확하게 정리하고 넘어가고자 한다.

 

1. 전기자

 

 전기자는 철심과 권선으로 이루어져 있다. 보통 원통 모양이라고 생각하면 된다. 이 원통이 돌아가면서 계자 자속을 끊고 기전력을 만드는 것이다. 철심에 대해 조금 더 자세히 살펴보면 철심은 철에 규소가 함유되어 있다. 약 1~1.5%이며 이는 히스테리시스손을 감소시키기 위함이다. 또한, 철심은 성층으로 되어 있다. 이 말은 얇은 철판이 겹겹이 있다고 생각하며 된다. 각각의 두께는 0.35mm~0.5mm정도이다. 처음에는 이말이 잘 와닿지 않았다. 그림으로 그려보면 아래와 같다. 그리고 성층철심은 와류손을 감소시키기 위함이다.

2. 전기자 구조

 

 매번 헷갈리는 부분 중 하나는 바로 권선, 코일, 도체, 코일변, 코일단이다. 먼저 권선과 코일은 직류발전기에서 같은 의미로 쓰인다. 그리고 기전력 공식에서 도체(Z)는 무엇인가. 아마 나를 포함한 대부분은 그냥 공식만 암기하고 넘어갔을 것이다. 여기서 도체는 권선에서 계자 자속을 끊는 부분을 의미한다. 아래 그림처럼 붉은 부분이 도체이며 또는 코일변이라고도 한다. 그리고 푸른 부분이 코일단이다. 아래의 그림은 전기자 권선이 1개만 있다는 가정하에 그린 것이다. 즉, 권선(코일) 1개에 도체(코일변)는 2개이며 코일단은 1개이다. 

3. 정류자

 

 정류자는 전기자에서 나온 교류를 직류로 바꿔주기 위해 존재한다. 전기자 보다 조금 더 작은 원통 모양으로 생각하면 된다. 그리고 정류자는 정류자편과 절연물로 이루어져 있다. 정류자편은 도체이며 이 정류자편들 사이사이에 절연물이 있다고 생각하면 된다. 시험에서 가끔 정류자 편수에 대해 물어보는데, 공식이 존재한다. 정류자 편수는 (1개 Slot 내의 도체 수 X 총 Slot 수) / 2 이다. 여기서 Slot은 전기자에 파인 홈 부분으로 권선이 감아져 들어가는 부분이다.

 

 

 

4. 브러시

 

 브러시는 정류자에서 나온 전기를 부하에 연결해주는 역할을 한다. 따라서 부하와 정류자와 부하 사이에 연결된다. 브러시의 압력은 약 0.15~0.25 [kg/cm^2]이며 중성축에 위치한다.