Lecture 동기기 구조 및 분류

동기기

고정자

• 고정자 철심은 두께 0.5mm내외, 규소함유량 2 ~ 4% 의 규소강판을 성층하여 만들어지고 일정 간격으로 냉각을 위한 통풍덕트를 둔다.

• 원통형은 회전자 직경이 작은 대신 고정자가 상대적으로 두껍고 돌극형은 회전자 직경이 큰 대신 고정자철심이 얇은 형상을 지니게 된다.

• 도체홈은 보통 냉각이 용이한 개방형이지만 소용량에서는 반폐형이 사용된다. 일반용도의 동기전동기들은 A종이나, B종 그리고 고압 대용량 발전기는 F종 절연을 사용한다.

회전자

원통형 회전자와 돌극형 회전자

• 회전자는 원통형(비돌극형)과 돌극형 두 가지 주요 형태로 나뉩니다. 원통형 회전자는 원통 모양의 표면에 도체홈과 계자권선을 갖고 있습니다. 돌극형 회전자는 계체에 감겨진 코일로 돌출한 형태를 가집니다.
• 회전자의 기본 제약 조건은 외곽 선속도이다. 외곽 선속도는 원심력과 소재의 강성 한계로 인해 제한됩니다.
• 돌극형 회전자는 원통형에 비해 더 낮은 속도로 동작하며, 이는 공기 마찰로 인한 에너지 손실과 소음 때문입니다. (원통형은 175 ~ 180 m/sec, 돌극형은 140 ~ 150m/sec)
• 회전자 반경과 회전속도는 반비례 관계를 가지며, 극수와 회전속도 사이에도 반비례 관계가 있습니다. 반면 반경과 극수는 비례합니다.
• 큰 반경은 더 낮은 속도를 의미하며, 많은 극수는 돌극형 회전자로 만들어집니다.
• 회전자의 용량은 회전자 바깥쪽 표면적에 비례하므로 돌극형은 둘레가 길고 축방향 길이가 짧으며, 원통형은 직경이 작지만 축방향으로 길게 만들어집니다.
• 용량이 너무 커지면 비틀림에 대한 강도 문제로 성층철심을 사용할 수 없으며, 대용량 기기는 축과 회전자를 단조 합금강으로 만듭니다.
• 대부분의 경우 500kW 이하의 기기에서는 자극의 철심과 계철부위가 펀칭된 철심으로 만들어지지만, 더 높은 출력에서는 자극이 따로 만들어지고 계철에 결합됩니다.
• 고속의 4극이나 6극기에서는 돌극형에서도 성층철심을 사용하지 않고 일체형 단조강으로 만들어질 수 있습니다.
• 원통형은 자속 분포가 분포권 형태이며, 각 턴의 기자력이 중첩되어 중앙 자극을 정점으로 한 정현파 모양을 갖습니다.
• 돌극형은 자속 분포를 조정하기 위해 자극머리의 가장자리를 가늘게 만들고, 이로 인해 정현파에 가까운 자속 분포를 얻으며 돌극형의 유효공극은 원통형보다 크고 더 많은 양의 도체를 필요로 합니다.

특징