발전기(Generator) 개요

발전기는 터빈의 회전 운동을 이용하여 전기를 생성하며, 발전소의 효율성과 신뢰성을 결정하는 핵심 요소입니다. 이번 글에서는  발전기의 역할, 주요 구성 요소, 작동 원리 등 간략하게 알아보고, 이후의 글에서 각 항목에 대해서 상세히 알아보겠습니다.

발전기(Generator)의 역할

발전기는 터빈의 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치입니다. 화력발전소에서 연료(석탄, 가스, 석유 등)를 태워 발생한 증기를 이용해 터빈을 회전시키고, 이 회전 운동이 발전기를 통해 전기로 변환됩니다. 이 전기는 전력망을 통해 가정, 산업, 상업용으로 공급되어 우리의 일상 생활을 유지하는 데 필수적인 역할을 합니다.

발전기(Generator)의 구성 요소

1.  로터 (Rotor)

 

로터는 발전기의 회전하는 부분으로, 터빈으로부터 받은 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하는 역할을 합니다. 로터는 주로 고강도 합금으로 만들어지며, 매우 높은 속도로 회전합니다.

 

2. 스테이터 (Stator)

 

스테이터는 로터를 둘러싸는 고정된 부분으로, 전기를 생성하는데 중요한 역할을 합니다. 스테이터는 코일로 구성되어 있으며, 로터가 회전할 때 자기장이 생성되어 전류를 유도합니다.

 

3. 브러시와 슬립 링 (Brushes and Slip Rings)

 

브러시와 슬립 링은 회전하는 로터와 고정된 스테이터 사이에 전기를 전달하는 역할을 합니다. 이는 발전기의 출력 전기를 전력망으로 보내는 중요한 역할을 합니다.

 

4. 냉각 시스템 (Cooling System)

 

발전기는 높은 에너지를 다루기 때문에 열이 많이 발생합니다. 이를 효율적으로 냉각하기 위해 다양한 냉각 시스템이 사용되며, 주로 공랭식 또는 수랭식 냉각 방식이 적용됩니다.

 

5. 베어링 (Bearings)

 

베어링은 로터가 원활하게 회전할 수 있도록 지지하며, 마찰을 최소화하여 효율적인 작동을 돕습니다.

 

6. 여자기 (Excitation System)

 

여자기는 발전기의 로터에 자기장을 생성하기 위해 필요한 전류를 공급하는 장치입니다. 이는 발전기의 출력 전압을 안정적으로 유지하는 역할도 수행합니다.

 

7. 자동 전압 조정기 (Automatic Voltage Regulator, AVR)

 

AVR은 발전기의 출력 전압을 일정하게 유지하도록 제어하는 장치입니다. 부하 변화에 따라 전압을 조정하여 전력망에 안정적인 전압을 공급합니다.

 

8. Neutral Ground Cubicle

 

Neutral Ground Cubicle은 발전기의 중성선을 접지하는 장치로, 전기 시스템의 안전성을 높이는 역할을 합니다.

 

9. Surge Arrest Cubicle

 

Surge Arrest Cubicle은 전기 시스템에서 발생할 수 있는 서지 전압을 차단하여 장비를 보호하는 역할을 합니다.

 

10. Generator Protection Panel

 

발전기의 다양한 전기적 고장으로부터 보호하는 장치입니다. 과전류, 단락, 과전압 등의 상황에서 발전기를 안전하게 보호하고, 자동으로 발전기를 차단하여 손상을 방지합니다.

발전기의 작동 원리

발전기의 작동 원리는 전자기 유도 법칙에 기반합니다. 터빈이 회전하면서 로터를 회전시키면, 로터에 부착된 자석이 스테이터의 코일을 지나가면서 자기장을 형성합니다. 이 자기장은 코일에 전류를 유도하여 전기를 생성합니다. 이렇게 생성된 전기는 브러시와 슬립 링을 통해 외부 전력망으로 전달됩니다.