발전기의 원리에 대하여 (1)

<div class="post-sub ptr" id="sendPost_from_service_60201004790" style="text-align: justify; display: none;"> </div> <div id="postViewArea" style="text-align: justify;"> <div class="post-view pcol2 _param(1) _postViewArea60201004790" id="post-view60201004790" _cssquery_uid="72"> <div class="view" style='font-family: "3207642_12"; font-size: 12pt;'> <div class="view" style='font-family: "3207642_12"; font-size: 12pt;' _cssquery_uid="73"> <img width="550" height="400" class="_photoImage" id="20131003_267/ojryu_1380793305428R7FTY_JPEG/26_B91.JPG" style="border-color: rgb(0, 0, 0); cursor: pointer; rwidth: 550px; rheight: 400px;" alt="" src="https://img1.daumcdn.net/relay/cafe/original/?fname=http%3A%2F%2Fpostfiles12.naver.net%2F20131003_267%2Fojryu_1380793305428R7FTY_JPEG%2F26_B91.JPG%3Ftype%3Dw2">   전기를 생산해 내는 발전기. 과연 어떤 원리에 의해서 만들어 졌을까요?   발전기의 원리에 대해서 알아봅시다.    발전기란? <img width="213" height="141" align="left" class="_photoImage" id="20131003_229/ojryu_13807932525809odz6_JPEG/B9DFC0FCB1E2.jpg" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0); border-image: none; clear: left; cursor: pointer; rwidth: 213px; rheight: 141px;" alt="" src="https://img1.daumcdn.net/relay/cafe/original/?fname=http%3A%2F%2Fpostfiles6.naver.net%2F20131003_229%2Fojryu_13807932525809odz6_JPEG%2FB9DFC0FCB1E2.jpg%3Ftype%3Dw2">   운동에너지를 전기에너지로 변환시키고 전기에너지를 강제적로 장치 밖으로 내보내는 장치. 운동에너지로 쓰일수 있는 동력원으로는 왕복운동, 증기 터빈, 물의 낙차를 이용한 터빈, 연료 연소 엔진, 풍력 터빈, 수동 크랭크, 압축공기, 또는 다른 기계적인 에너지들이 있다.       <img width="491" height="491" align="left" class="_photoImage" id="20131003_13/ojryu_1380793252076cHcVx_JPEG/B7%A9%F61.JPG" style="border-color: rgb(0, 0, 0); clear: left; cursor: pointer; rwidth: 491px; rheight: 491px;" alt="" src="https://img1.daumcdn.net/relay/cafe/original/?fname=http%3A%2F%2Fpostfiles14.naver.net%2F20131003_13%2Fojryu_1380793252076cHcVx_JPEG%2FB7%25A9%25F61.JPG%3Ftype%3Dw2">                                              ←바람의 힘을 이용한 풍력발전기          <img width="504" height="413" align="right" class="_photoImage" id="20131003_88/ojryu_1380793253581LPYjE_JPEG/BCF62.JPG" style="border: 0px solid rgb(0, 0, 0); border-image: none; clear: right; cursor: pointer; rwidth: 504px; rheight: 413px;" alt="" src="https://img1.daumcdn.net/relay/cafe/original/?fname=http%3A%2F%2Fpostfiles9.naver.net%2F20131003_88%2Fojryu_1380793253581LPYjE_JPEG%2FBCF62.JPG%3Ftype%3Dw2">                              물의 힘을 이용한 수력 발전기→                <img width="550" height="440" align="left" class="_photoImage" id="20131003_35/ojryu_138079325307640jYn_JPEG/BCF6B5BFB9DFC0FCB1E2.jpg" style="border-color: rgb(0, 0, 0); clear: left; cursor: pointer; rwidth: 550px; rheight: 440px;" alt="" src="https://img1.daumcdn.net/relay/cafe/original/?fname=http%3A%2F%2Fpostfiles4.naver.net%2F20131003_35%2Fojryu_138079325307640jYn_JPEG%2FBCF6B5BFB9DFC0FCB1E2.jpg%3Ftype%3Dw2">                            ← 사람이 직접 손잡이를 돌려 발전시키는 수동발전기                 전기에너지를 운동에너지로 변환시켜주는 모터와 발전기는 많은 유사점이 있습니다. 대부분의 모터가 전기를 생산할 수 있도록 운영될수 있으며, 발전기로써의 역할도 훌륭히 해 낼 수 있습니다.   모터를 이용해 발전기 만들기 : <a class="con_link" href="http://blog.naver.com/zestybox/130172323669" target="_blank">http://blog.naver.com/zestybox/130172323669</a>          발전기의 역사  자기장과 전기장 간의 관계가 해명되기 전에는 정전기 발전기가 사용 되었습니다. 이러한 발전기들은 정전기의 원리에 의해 작동 되었으며, 고전압, 저전류의 전기만을 생산해 낼 수 있었다고 합니다. 전하의 이동을 이용해 발전시키는 이 장치들은 크게 두가지 원리로 전하의 이동을 발생시킵니다.     1. 정전유도현상 : (<a class="con_link" href="http://blog.naver.com/zestybox/130164415894" target="_blank">http://blog.naver.com/zestybox/130164415894</a>)참고 2. 마찰전기 : (<a class="con_link" href="http://blog.naver.com/zestybox/130165909258" target="_blank">http://blog.naver.com/zestybox/130165909258</a>)참고      발생된 고전압의 전기는 제어하기 어렵고 비효율적이었기 때문에, 상업용 전기로써는 전혀 사용된적이 없습니다. 윔즈허스트의 기전기와 반데그라프의 발전기가 이러한 발전기 입니다.   <img width="550" height="231" align="left" class="_photoImage" id="20131003_73/ojryu_13807932540813ChY7_JPEG/C8DA1.JPG" style="border-color: rgb(0, 0, 0); clear: left; cursor: pointer; rwidth: 550px; rheight: 231px;" alt="" src="https://img1.daumcdn.net/relay/cafe/original/?fname=http%3A%2F%2Fpostfiles10.naver.net%2F20131003_73%2Fojryu_13807932540813ChY7_JPEG%2FC8DA1.JPG%3Ftype%3Dw2">               ← 윔즈허스트의 기전기(좌)     반데그라프의 발전기(우)             1827년 헝가리의 "Anyos Jedlik"는 전자 자기 로터로 불리우는 전자기 회전장치의 실험을 시작했고 지금은 Jedik's Dynamo (제딕의 다이나모 발전기)로 불립니다. 1852년~1854년사이 시제품을 완성했던 제딕은 Siemens(지멘스) 와 Wheatstone(휘트스톤)보다 6년이나 먼저 다이나모 발전기의 컨셉을 완성시켰지만, 새로운 실험이 아니었다고 생각했었는지 특허는 출원하지 않았다고 합니다. 기본 원리는 두개의 영구자석이 회전자 주위에 자기장을 유도하는 방식입니다. <img width="397" height="230" class="_photoImage" id="20131003_128/ojryu_1380793255570P4aMy_JPEG/2384_jedlik_anyos_dinamo.jpg" style="border-color: rgb(0, 0, 0); cursor: pointer; rwidth: 397px; rheight: 230px;" alt="" src="https://img1.daumcdn.net/relay/cafe/original/?fname=http%3A%2F%2Fpostfiles1.naver.net%2F20131003_128%2Fojryu_1380793255570P4aMy_JPEG%2F2384_jedlik_anyos_dinamo.jpg%3Ftype%3Dw2">     ↑ Anyos Jedlik 의 다이나모 발전기   1831년~1832년 사이에 Michael Faraday(마이클 패러데이)는 전자기 발전기의 작동원리를 발견하였습니다. 후에 "패러데이의 법칙"으로 불리우는 이 원리는 자기장속을 회전하는 전도체에 기전력이 발생하는것 입니다. 패러데이는 또한 말굽자석 사이에 구리디스크를 회전시켜 DC전류를 생산해 내는 단극 발전기를 만들게 됩니다. 후에 이 발전기는 "패러데이의 디스크"로 불리웁니다. <img width="487" height="382" class="_photoImage" id="20131003_110/ojryu_1380793279812jtnvn_JPEG/Faraday_disk_generator.jpg" style="border-color: rgb(0, 0, 0); cursor: pointer; rwidth: 487px; rheight: 382px;" alt="" src="https://img1.daumcdn.net/relay/cafe/original/?fname=http%3A%2F%2Fpostfiles15.naver.net%2F20131003_110%2Fojryu_1380793279812jtnvn_JPEG%2FFaraday_disk_generator.jpg%3Ftype%3Dw2">  ↑ 패러데이의 디스크    과거, 직류 발전기는 산업용 전기를 생산해 내는 최초의 발전기 였으며, 유일한 발전수단 이었습니다. 또한 직류는 고전압의 전기를 손실없이 멀리 보내기 쉬운 특성때문에 주를 이루기도 했었습니다. 하지만 현재는 교류전류의 형태로 공급을 하는것이 보편화 되었기 때문에 거의 보기 힘듭니다.     전기 발전기의 종류   다이나모 발전기   다이나모 발전기는 정류자를 이용해 직류전기를 생산해 내는 발전기 입니다. 산업용 전기를 생산해 내었던 최초의 발전기로, 전기모터, 교류발전기, 회전변환기등 전기전환 변환장치들의 기초가 되었습니다. 오늘날에는 효율성, 신뢰성, 비용등을 이유로 대규모 전력생산에는 교류발전기가 이용되고 있습니다. 다이나모 발전기는 기계적 정류자에 대한 단점이 있습니다. 때문에 현재는 진공관이나 직접적으로 교류로 변환시키는 반도체 등이 사용되기도 합니다. <img width="502" height="382" align="left" class="_photoImage" id="20131003_174/ojryu_1380793279173OWqXI_PNG/DynamoElectricMachinesEndViewPartlySection_USP284110.png" style="border: 1px solid rgb(0, 0, 0); border-image: none; clear: left; cursor: pointer; rwidth: 502px; rheight: 382px;" alt="" src="https://img1.daumcdn.net/relay/cafe/original/?fname=http%3A%2F%2Fpostfiles15.naver.net%2F20131003_174%2Fojryu_1380793279173OWqXI_PNG%2FDynamoElectricMachinesEndViewPartlySection_USP284110.png%3Ftype%3Dw2">                          ← 미국 특허로 등록되어있는    "Dynamo Electric Machine"               교류 발전기    정류자가 없이 지속적으로 교류전기를 발전시키는 형태의 발전기 입니다. 교류발전기가 생산해 내는 교류전기는 로터(Rotor)의 회전수와 자기 극의 수에 의해 주파수가 결정되게 됩니다. 일반적으로 자동차에 사용하는 발전기와 발전소에 사용되는 발전기는 이러한 형태의 교류발전기가 사용됩니다.  <img width="550" height="384" align="left" class="_photoImage" id="20131003_269/ojryu_1380794825057eBHSk_JPEG/alternator.jpg" style="border: 0px solid rgb(0, 0, 0); border-image: none; clear: left; cursor: pointer; rwidth: 550px; rheight: 384px;" alt="" src="https://img1.daumcdn.net/relay/cafe/original/?fname=http%3A%2F%2Fpostfiles14.naver.net%2F20131003_269%2Fojryu_1380794825057eBHSk_JPEG%2Falternator.jpg%3Ftype%3Dw2">                           ← 교류발전기의 구조         <img width="550" height="412" align="right" class="_photoImage" id="20131003_198/ojryu_1380793278579wPoS1_JPEG/Drax_power_station_generator.jpg" style="border: 0px solid rgb(0, 0, 0); border-image: none; clear: right; cursor: pointer; rwidth: 550px; rheight: 412px;" alt="" src="https://img1.daumcdn.net/relay/cafe/original/?fname=http%3A%2F%2Fpostfiles7.naver.net%2F20131003_198%2Fojryu_1380793278579wPoS1_JPEG%2FDrax_power_station_generator.jpg%3Ftype%3Dw2">                                  발전소에 사용되는 →   발전기의 모습             유도 발전기   유도 발전기 또는 비동기식 발전기는 유도 모터의 원리가 사용된 AC발전기 의 한 종류입니다. 유도 발전기는 기계적으로 로터의 회전을 이용하는 방식으로 작동합니다.  간단한 조작으로도 에너지를 재생한 할수 있기 때문에 소규모의 발전소나, 풍력발전소등에 사용되기도 합니다. <img width="550" height="430" align="left" class="_photoImage" id="20131003_295/ojryu_13807932803124HU44_JPEG/induction5.jpg" style="border: 0px solid rgb(0, 0, 0); border-image: none; clear: left; cursor: pointer; rwidth: 550px; rheight: 430px;" alt="" src="https://img1.daumcdn.net/relay/cafe/original/?fname=http%3A%2F%2Fpostfiles8.naver.net%2F20131003_295%2Fojryu_13807932803124HU44_JPEG%2Finduction5.jpg%3Ftype%3Dw2">                            ← 유도 발전기의 내부 구조             MDH 발전기   MHD(magneto hydrodynamic generator)발전기는 다른 발전기처럼 회전에 의한 방식이 아닌, 뜨거운 가스를 자기장에 통과시킬때 발생하는 전기력을 이용한 발전기 입니다. MHD발전기는 원래 화력발전소에서 증기 보일러를 가열할때 좀더 높은 출력을 얻기 위해 개발되었습니다. 현재까지 많이 쓰이고 있지만, 최근에는 복합사이클 발전방식을 이용해 좀더 효율을 높이는 연구가 이루어 지고 있습니다. <img width="550" height="275" align="left" class="_photoImage" id="20131003_229/ojryu_1380793280832ketHv_JPEG/MHD_generator_%28En%29.jpg" style="border-color: rgb(0, 0, 0); clear: left; cursor: pointer; rwidth: 550px; rheight: 275px;" alt="" src="https://img1.daumcdn.net/relay/cafe/original/?fname=http%3A%2F%2Fpostfiles6.naver.net%2F20131003_229%2Fojryu_1380793280832ketHv_JPEG%2FMHD_generator_%2528En%2529.jpg%3Ftype%3Dw2">                   ← MHD 발전기의 원리                   단극 발전기  단극 발전기는 균등한 자기장 내에 전도성 디스크나 실린더를 회전시키면서 발생되는 전기력을 이용한 발전기 입니다. 이러한 형태의 발전기는 단극발전기, 패러데이의 디스크, 디스크 발전기, 비환식 발전기라고도 합니다. 단극발전기는 매우 낮은 내부저항을 가지고 전기를 생산하기 때문에 100만 암페어 이상의 전류를 생산해 낼수 있는 예외적인 발전기 입니다.<img width="550" height="374" align="right" class="_photoImage" id="20131003_151/ojryu_1380795235151K8HVR_JPEG/disk.jpg" style="border-color: rgb(0, 0, 0); clear: right; cursor: pointer; rwidth: 550px; rheight: 374px;" alt="" src="https://img1.daumcdn.net/relay/cafe/original/?fname=http%3A%2F%2Fpostfiles8.naver.net%2F20131003_151%2Fojryu_1380795235151K8HVR_JPEG%2Fdisk.jpg%3Ftype%3Dw2">                      패러데이의 디스크 실험장치 →             윔즈허스트 기전기   윔즈허스트 기전기는 높은 전압의 정전기를 발생시키기 위해 고안된 장치로써 영국의 발명가 제임스 윔즈허스트 (James Wimshurst 1832–1903)에 의해 발명 되었습니다. 수직평면에 장착된 두개의 큰 디스크에 금속 판과 두개의 교차된 금속 바를 이용해 판을 회전시킴으로써 정전기를 발생시키게 됩니다.   <img width="550" height="492" align="left" class="_photoImage" id="20131003_95/ojryu_1380793256091tvoVy_GIF/72791_wimshurst_lg.gif" style="border-color: rgb(0, 0, 0); clear: left; cursor: pointer; rwidth: 550px; rheight: 492px;" alt="" src="https://img1.daumcdn.net/relay/cafe/original/?fname=http%3A%2F%2Fpostfiles16.naver.net%2F20131003_95%2Fojryu_1380793256091tvoVy_GIF%2F72791_wimshurst_lg.gif%3Ftype%3Dw2">                              ← 윔즈허스트의 기전기 그림                      윔즈허스트 발전기   로버트 J.반데 그라프에 의해서 발명된 이 장치는 고무벨트와 금속구를 이용해 전하의 이동을 일으켜 고압의 정전기를 발생시키는 장치 입니다. 반데그라프의 발전기 : (<a class="con_link" href="http://blog.naver.com/zestybox/130163073981" target="_blank">http://blog.naver.com/zestybox/130163073981</a>)참고  <img width="225" height="427" align="left" class="_photoImage" id="20131003_58/ojryu_1380795453258WQc2f_JPEG/Van_de_graaff_generator_sm.jpg" style="border-color: rgb(0, 0, 0); clear: left; cursor: pointer; rwidth: 225px; rheight: 427px;" alt="" src="https://img1.daumcdn.net/relay/cafe/original/?fname=http%3A%2F%2Fpostfiles11.naver.net%2F20131003_58%2Fojryu_1380795453258WQc2f_JPEG%2FVan_de_graaff_generator_sm.jpg%3Ftype%3Dw2">                      ← 반데그라프의 발전기 실험기구             </div></div></div></div>