발전기(Generator)- 고정자(Stator)와 회전자(Rotor)

화력발전소에서 발전기는 전기 에너지를 생산하는 핵심 장치이며, 이 발전기의 핵심 부품은 Stator(고정자)와 Rotor(회전자)입니다. 이 두 요소는 전기 생성 및 전달 과정에서 상호작용하여 효율적으로 전기를 생산하는 역할을 합니다. 이번 글에서는 Stator와 Rotor의 구조, 작동 원리, 주요 특징에 대해 알아보고자 합니다.

Stator(고정자)

Stator는 발전기의 고정된 부분으로, 주로 외부에 위치하며, 전기를 생성하는 데 필요한 자기장을 생성하는 역할을 합니다.

 

1. 구조와 재료

 

Stator는 일반적으로 원통형 또는 원판 모양으로 설계되어 발전기의 전기적 특성과 효율성을 최적화합니다. 대부분 강철로 만들어지며, 이는 자기장을 안정적으로 유지하고 전기 손실을 최소화하기 위해 선택됩니다. Stator의 주요 부분은 다음과 같습니다.

 

• 코일 : Stator 내부에는 구리나 알루미늄으로 만들어진 전도성 재료의 코일이 감겨져 있습니다. 이 코일은 전류가 흐를 때 강한 자기장을 생성합니다.
• 절연체 : 코일 간의 전기적 충돌을 방지하고 전기적으로 안정된 환경을 제공하기 위해 코일은 절연체로 분리되어 있습니다. 이는 외부 요소로부터 코일을 보호하는 역할도 합니다.

2. 자석장 생성

 

Stator의 코일에 전력이 공급되면 강한 자기장이 생성됩니다. 이 자기장은 Rotor와 상호작용하여 회전 운동을 유도하고, 이는 발전기의 전기 생성 메커니즘을 형성합니다.

Rotor(회전자)

Rotor는 발전기의 회전 부분으로, Stator 내부에서 회전하며, 전기를 생성하는 주요 역할을 합니다.

 

1. 구조와 재료

 

Rotor는 일반적으로 강철이나 기타 자성 재료로 만들어지며, 다음과 같은 주요 부분으로 구성됩니다.

 

자석 또는 코일 : Rotor에는 자석 또는 전선으로 감겨진 코일이 포함되어 있습니다. 자석 Rotor의 경우 영구 자석이 사용되며, 코일 Rotor의 경우 전류가 흐를 때 자기장을 생성합니다.

 

2. 회전 운동

 

Stator의 자기장에 의해 Rotor는 회전 운동을 수행하며, 이 운동은 전기를 생성하는 데 필요한 메커니즘으로 작용합니다.

 

3. 속도 및 회전 방향 제어

 

Rotor의 회전 속도와 방향은 발전기의 운전 특성을 제어하는 데 중요합니다. 회전 속도는 전기 생산량에 영향을 미치며, 발전기의 출력 전압과 주파수를 결정합니다.

[출처 : https://energyknowledgebase.com/topics/electric-generator.asp]

Stator와 Rotor의 전자기 유도 원리

Stator와 Rotor는 전자기 유도 법칙을 통해 전기를 생성합니다.

 

1. 자석장 생성

 

Stator의 코일에 전류가 흐르면 강한 자기장이 생성됩니다. 이 자기장은 Rotor의 자석 또는 코일과 상호작용하여 회전 운동을 유도합니다.

 

2. 자기장 상호 작용

 

Rotor의 자석장과 Stator의 자기장은 상호작용하여 Rotor를 회전시킵니다. 이 과정에서 전기 유도가 발생하여 Stator의 코일에 전류가 생성됩니다.

 

3. 전기 유도

 

Rotor의 자석장이 Stator의 코일을 통과할 때 자기장의 변화에 의해 코일에 전기가 유도됩니다. 유도된 전류는 외부 회로를 통해 발전기의 출력 단자로 전달됩니다.

 

4. 전기 생산량

 

전기 생산량은 전류의 세기와 회전 속도에 따라 결정됩니다. 일반적으로 일정한 전류와 회전 속도를 유지하여 안정적인 전력을 공급할 수 있도록 설계됩니다.

결론

Stator와 Rotor는 화력발전소 발전기의 핵심 부품으로, 전기를 생성하고 전달하는 데 필수적인 역할을 합니다. 이 두 부품은 서로의 자기장에 의해 상호작용하며, 전자기 유도의 원리를 통해 전기를 생산합니다.