ch.1 introduction to machinery...

건국대 전력전자연구실

Ch.1 Introduction toMachinery Principles

교류여자기기


<제1장> Introduction to Machinery Principles

<순서>1. 1 Electric machines, Transformers, and Daily Life1. 2 A Note on Units – p.704 Appendix D 참조1. 3 Rotational motion, Newton’s law and Power relationships 1. 4 The magnetic field1. 5 Faraday’s law – induced voltage from a time-changing

magnetic field1. 6 Production of induced force on a wire1. 7 Induced voltage on a conductor moving in a magnetic field1. 8 The linear DC machine – a simple example1. 9 Summary

QuestionsProblemsReferences


<제1장> 1.1 Electric Machines, Transformers, & Daily life

(1) 전기기기

① 회전기 : 전기에너지 기계에너지

② 변압기 : 전기에너지 전기에너지

(2) 전기기기의 활용도 : ubiquitous in modern life- 유비쿼터스 = 도처에 있는- 가전분야 : 냉장고, 진공청소기, DVD & Video player 등- 산업분야 : 중공업, 건설, 운송(고속철, 지하철, 전철) 등

(3) 전기기기가 널리 쓰이는 이유 → “전기의 강점”을 의미① 장점 : 깨끗함(clean), 효율이 높음, 제어가 용이함,

에너지의 원거리 공급이 쉬움② 단점 : 에너지 저장이 어려움

Motor

Generator

Transformer


<제1장> 1.2 A Note on Units

(1) 국제단위계

- 1875년 파리에서 국제미터협약 조인- 1954년 국제단위계(SI) 채택

SI 의 원어 = International System ( SI : Systeme International )

- 미국에서만 영국단위계를 쓰고 있음(인치, 피트, 파운드 등)

(2) 전기의 단위는 통일됨 - 유형 : [V], [A], [Ω], [W] 등

<예> 저항의 단위 = [Ω]- Ohm’ Law E = R I 에서

저항의 단위 [R] = [E]/[I] = [V/A] 로 표현되고- [V/A]를 [Ω]으로 정의함


<제1장> 1.2 A Note on Units - 부록 D 참조 (p.737) ; 단위변환표

§0m

0e


<제1장> 1.3 Rotational Motion, Newton’s Law & Power Relationships

회전기의 주요 특성을 조사하기 위해- 이동거리(변위, 각변위), 속도(선속도, 각속도), 가속도(선가속도,

각가속도), 뉴턴법칙, 전력 등을 조사- 회전의 기준방향은 반시계방향(CCW:counterclockwise)을

기준으로 함

(1) angular position – 각변위 (cf. 직선운동에서 변위에 해당)기준 축에 대하여 반시계방향으로 회전된 각의 크기

(2) angular velocity – 각속도 ( )(cf. 직선운동에서 속도에 해당)

각변위 의 시간에 대한 변화율

·

=qwdtdqw =

q

qq



(3) 각속도 의 표현- [rad/sec]의 경우 : = 초당 회전속도- [revolutions/sec]의 경우 : = 초당 회전수- [revolutions/min]의 경우 : = 분당 회전수

① ↔ 전기량 = Hz 또는 cycles/sec와 같은 개념

② ↔ 와 같은 개념

③ ↔ 분당 회전수

(4) 초당 회전수(rps)와 분당 회전수(rpm)의 관계

·

=qw

mw

mf

)260 ( 60 mmmm nfn wp

==

mnmf

ef

mm f 2pw =

mn

ee f 2 pw =


(5) angular acceleration - 각가속도(cf. 직선운동에서 가속도에 해당)

(6) Torque – 토크 (cf. 직선운동에서 힘 force 에 해당)원에 작용하는 토크의 식 = 1) 인가되는 힘의 크기와2) 회전축과 힘의 직선작용선 사이의 거리(힘의 팔)에 좌우3) 단위 : [N- m] or [lb-ft]

·

= mwa

t)sin( qt rF ×=



(7) Newton’s Law of Rotation

( )

: 회전체의 관성모멘트(moment of inertia)

(cf. 직선운동에서 관성에 해당)

at J= Torque:t 2sec/: rada

maF =

J



직선운동 회전운동

변위

속도

가속도

힘

C q

·

C=v·

=qw

·

= va·

=wa

F

dtdvmmaF ==

T

dtdJJT wa ==




(8) work W – 일에너지

(cf. 직선운동에서 일에 해당)

각변위에 걸친 토크의 인가

(9) power P – 일률, 전력

시간에 대한 일에너지의 변화율

qtdW ò=

dtdWP =

) : ( 일정예 tqt =>< W

dtdWP =

) .( dt

)d( 직선운동에서 vFPcfdtd

==== wtqttq

)( 직선dxdFT

dtd

dd

dtdP wwq

qww

==·=´==

①

②


<제1장> 1.4 Magnetic Field

- 자계는 전동기, 발전기 및 변압기에서 한 에너지의 형태가 다른형태로 변환될 경우 그 결합매개역할을 한다. – coupling field

- 자계에 관련된 4가지 기본 원리를 기술하면

1. 전류가 흐르는 도체주위에 자계가 형성된다.

2. 코일에 발생되는 시변 자계(time-varying magnetic field)에의해 기전력이 발생된다 - transformer action

3. 전류가 흐르는 도체가 자계내에 존재할 경우 힘을 받는다.- motor action

4. 자계내 도체가 움직이면 도체상에 기전력이 발생된다.- generator action


<제1장> 1.4 Magnetic Field – 자성체의 종류

(1) 자성체의 종류① 상자성체(정자성체: paramagnetic material)

- 자계의 인가에 대하여 정상적인 극성이 생김- 비투자율 로 간주함( 실제 1.00002 정도)- 재료 : 칼륨(potassium), 산소, 텅스텐, 에르븀(Erbium)

② 역자성체(반자성체: diamagnetic material)- 자계의 인가에 대해 반대의 극성이 생김- 비투자율 로 간주함( 실제 0.999 정도)- 재료 : 창연(bismuth), 염산, 실리콘, Ge, 탄소, 유황

<상자성체> <역자성체>H H

1»rm

S N N S

1»rm


<제1장> 1.4 Magnetic Field – 자성체의 종류

③ 강자성체 (ferromagnetic material)- 자계의 인가에 대하여 정상적인 극성이 생김- 비투자율 이 매우 큰 값을 가짐

- 재료 : 철, 니켈, 코발트

<강자성체의 주요성질>

<예시> Co = 250, Ni = 600, 순철 = 200,000, 0.2% 불순물 함유된 철 = 5000,4%의 규소강 = 7000

- Curie 온도 (철의 경우 1043 oK)

rm


<제1장> 1.4 전계시스템과 자계시스템의 비교

① 자계시스템의 투자율② 전계시스템의 유전율

o rm m m=o re e e= 128.854 10 [ / ]o F me -= ´

74 10 [ / ]o H mm p -= ´

비투자율

Co = 250 Ni = 600 순철 = 200,0000.2% 불순물 함유된 철 = 5,0004%의 규소강 = 7,000

비유전율

증류수 = 80, 베이크라이트 = 4.72 BaTiO3 = 1,200 TiO3 = 100티탄산염 자기 = 5000

212 2L

iW i Ll= =2 2 2 51.4 10 (1 ~ 40)o r o r

o r o r

L d AN N NC l S

m m m me e e e

= » » ´ ´212 2C

vW Qv C= =


<제1장> 1.4 Magnetic Field – 자성체의 특성

(2) 자성체의 특성

① 자기적 특성1) 자기발생 ; 자계, 자속 및 자속밀도, 기자력2) B과 H의 관계 : 3) 자기특성 : 자기포화(magnetic saturation),

히스테리시스(hysteresis),와전류(eddy current)

② 전기적 특성1) 전압 e와 자속 의 관계

- Faraday’s Law, Lenz’s Law2) 전류 와 기자력 의 관계 :

HB m=

fdtdNe f

=

i Ni=ÁÁ


(1) Ampere’s law : 전류 Inet 에 의해 발생되는 자계와의 관계를 나타내는 관계식

일반적으로 권선수 N 인 경우 암페어 주회적분법칙(Ampere’s Circuital Law)은

<예> Fig 1.4 과 같은 자기회로에서

- 권선수(No. of Turns)를 N,

철심의 평균길이(mean path)를

단면적(cross-sectional area)를 ,

권선의 유입전류를 라 하고,

- 암페어법칙에서 발생되는 자계의

크기를 구하면 다음과 같다.

ò =× netIdIH

NiHlc =

ò =× netNIdIH

cli CA

<제1장> 1.4 Magnetic Field – 자계의 발생


<제1장> 1.4 Magnetic Field- 자계와 자속밀도

(2) 자계의 세기 H & 자속밀도 B의 관계→ ; 자계 H 에 대한 곡선의 기울기

동일한 자계 H 이더라도 투자율 이 크면 자속밀도가 커짐

(3) 투자율(permeability) ① 진공의 투자율 [H/m] ② 비투자율(relative permeability) - 자기특성 좌우

- 비투자율이 큰 철심 선택- 비선형 특성 ; 포화 및 히스테리시스

HB m=m

0mmm =r

rmmm ×= 07

0 104 -´= pm


① 를 로 두면

→ 기자력(mmf:magnetomotive force)

② 를 로 두면

→ 자기저항(reluctance)

<제1장> 1.4 Magnetic Field - 자속과 자속밀도

(4) 자속 & 자속밀도 B의 관계

- 면적벡터와 자속밀도가 동일 방향이면

- 의 대입으로

fclNIHB mm ==®

ò ×=A

dABfBA=f

clNIB m

=clNIA mf =

NI

clA m

Á

Alcm

=Â

dA

기울기

clA 1 m

=Â

∽ m

fÂ=Á ; 자기회로의 옴의 법칙

( : 미소면적벡터)


<제1장> 1.4 Magnetic Field - 자기회로

(5) 자기회로① 기자력(mmf:magnetomotive force) & 자기저항(reluctance)의 관계

- 오른손법칙→ 유입전류와 발생자속방향

- 기자력

- 자기저항

→ 철심내에 자속 가 흐름

Ni=

f

Â

Á

fÂ=Á


<제1장> 1.4 Magnetic Field - 자기회로

② 자기회로의 옴의 법칙cf. 전기회로의 옴의 법칙 : V = I R

→ 자기회로의 옴의 법칙- 기자력 → 전 압(기전력 emf : electromotive force)- 자 속 → 전 류- 자기저항 → 전기저항

fÂ=Á


<제1장> 1.4 Magnetic Field – 자기저항

③ 자기저항

- 직렬연결

- 병렬연결

→ 전기저항의 직병렬과 동일

- 직렬연결

- 병렬연결

neq +Â××××+Â+Â+Â=Â 321

neq Â+×××+

Â+

Â=

Â1111

21

neq RRRR +×××++= 21

neq RRRR1111

21

+×××++=

Â


<제1장> 1.4 Magnetic Field – 전기회로와 비교(1)

(1) 유사성(analogy)

자기회로 전기회로

flux current

mmf emf

reluctance resistance

permeance conductance

Permeability conductivity

f

m s

Â

ÁIV

RG


<제1장> 1.4 Magnetic Field – 전기회로와 비교(2)

(2) 차이점

자기회로 전기회로

: nonlinear R : linear

누설경로(Leakage path) 존재 도체내에만 흐름

Fringing -

Flux density는 포화때문에 제한됨 Current density는 발열때문에 제한됨

포화, 히스테리시스 -

Â


<제1장> 1.4 Magnetic Field – 해석시 가정 (교재 p.12)

자기회로에서는 다음과 같은 문제점이 안고 있음

① 모든 자속은 철심내로만 흐른다.

→ 실제 누설자속(leakage flux)이 존재함

② 자기저항의 계산시 평균 길이로 계산함

→ 구조에 따라 부정확함(특히 사각철심일 경우 코너부분)

③ 강자성체에서 투자율은 자속의 크기에 따라 달라짐

→ 부정확한 자기저항 값으로 계산함

④ 공극을 갖는 철심의 경우 유효단면적이 달라짐

→ fringing effect(오른편 그림 참조)

⇒ 정확한 해석을 위해 Maxwell’s equation을 사용(너무 복잡)

⇒ 대체로 5%이내 오차이므로 실용상 큰 문제는 없음


<제1장> 예제 1.1 - 철심단면적이 다른 자기회로의 해석

평균길이 경로 21 lll +=

101

11

A

lA

l

r

c

mmm==Â

20

2

2

22

A

lA

l

rmmm==Â

21 Â+Â=Âeq

Ni=Á

ÂÁ

=f

첫 영역의 릴럭턴스

두 번째 영역의 릴럭턴스

총 릴럭턴스

총 기자력

총 자속


cr

c

c

cc A

lA

l

0 mmm==Â

Â=Á f

a

aa A

l 0m

=Â

aceq Â+Â=Â

(a) 철심의 릴럭턴스

공극의 릴럭턴스

총 릴럭턴스

Â= BANi

NBAi Â

=

(b)

<제1장> 예제 1.2 – 공극을 갖는 철심회로의 해석


<제1장> 예제 1.3 – 직류전동기의 자기회로 해석

sr

ss A

l

0mm=Â

rr

rr A

l

0mm=Â

ar

aa A

l

0mm=Â

Ni=Á

ÂÁ

=f

고정자의 릴럭턴스

회전자의 릴럭턴스

공극의 릴럭턴스

자로의 총 릴럭턴스 2aralseq Â+Â+Â+Â=Â

철심에 가해진 기자력

철심의 총 자속

전동기 공극에서의 자속밀도A

B f=


<제1장> 강자성체의 자기특성 - 자화특성

- 투자율의 정의

- 투자율의 특성조사1) 강자성체에 전류를 0 A에서부터

유입가능한 최대값까지 서서히 증가2) 인가 기자력에 대한 자속값을 측정함⇒ 자기포화곡선, 자화곡선

- 초기 작은 값에도 가 크게 변화- 어느 점(knee point)까지 선형적 증가 유지

⇒ 선형영역(linear, unsaturated region)

- knee점 이후 가 커져도 가 거의 불변⇒ 포화영역(saturated region)

HB µ

f

f

Á

Á


<제1장> 강자성체의 자기특성 - 투자율

자기포화곡선(magnetic saturation curve)

- 자화곡선(magnetization curve)

① 선형영역- 자속밀도가 자계에 비례

→ = 일정- 일정 자속을 위해 적절한 전류가 필요함

② 포화영역 ≈ 일정- 자속밀도는 자계의 크기에 무관하게 대체로 일정함

→ ≈ 0 - 약간의 자속을 증가시키기 위해 엄청난 전류가 필요함

HB m=

m

m

B ∽ H

B


<제1장> 강자성체의 자기특성 – 히스테리시스 특성

① 자기포화곡선(magnetic saturation curve) ; 자화곡선(magnetization curve)

② 기자력 및 자속의 관계를 구하는 과정

1) 강자성체에 전류를 0 A에서 최대값까지 증가2) 최대값에서 전류를 다시 감소시켜

음의 방향으로 최대값까지 주입시키고3) 음의 최대값에서 전류를 다시 0 A 으로 줄이면서

기자력에 대한 자속값을 측정함

③ 같은 과정을 일정 주파수를 갖는 정현파 교류로재주입하면 자기히스테리시스 특성- 같은 크기의 자계라 하더라도 직전 상태에 따라 달라짐 ⇒ 자기이력- 최대값이후에는 거의 포화특성을 가짐 ⇒ 자기포화

HB m=


<제1장> 강자성체의 자기특성 – 자구 & 히스테리시스

① 히스테리시스특성의 현상 설명

⇒ 자구(magnetic domain)

② 자구(magnetic domain) ; 금속내 아주 작은 영역

- 불균일하게 나열된 자구가

외부에서 인가되는 자계의 방향과 크기에 따라

일렬로(line-up) 재배열됨

- 전체 자구가 모두 일렬로 배열되어 더 이상

일렬로 배열될 여지가 없으면 이를 포화라 함

- 자구를 회전시키는데 에너지가 필요하고

이것이 하나의 손실로 작용됨


<제1장> 강자성체의 자기특성 – 자구 & 히스테리시스

(1)

(2)


<제1장> 강자성체의 자기특성 - 히스테리시스곡선

① 자기히스테리시스곡선(magnetic hysteresis curve)

1) 1주기의 정현파 교류에 의해 하나의 폐루프가 생김

2) 크기를 같게 하면 그 루프상에서 반복 순환되며

3) 루프의 면적이 일정하며 에너지의 손실이 발생됨

⇒ 히스테리시스손실, 히스테리시스손

② 각 부 명칭

1) 잔류자속(residual flux) ; 선분 ca, 선분 ae

2) 보자력(coercive force) ; 선분 af, 선분 ag


③ 자화곡선 ; 곡선 b-a-d

- 크기가 다른 정현파를 반복 인가시켜

하나의 히스테리시스 곡선을 구함

- 반복해서 얻어지는 히스테리시스 곡선들의

꼭지점(tip)을 연결하면 하나의 곡선이 얻어짐

<제1장> 강자성체의 자기특성 - 히스테리시스곡선


<제1장> 강자성체의 B-H 모델

(1) 자기회로의 유형1) closed magnetic circuit : transformer2) magnetic circuit with air gap : relay, motor,

electromechanical device

(2) B-H model : B-H 특성에 관한 model 1) linear model2) saturated model3) hysteresis model


<제1장> 강자성체의 자기특성 – 와전류특성( 교재 p.27, 30 참조)

① 와전류(eddy current)- 철심의 단면내에 흐르는 판상의 전류- 철심내의 저항과 함께 손실로 작용 ⇒ 와전류손실, 와류손

② 발생원리 ; 오른편 그림 참조- 권선에 전류를 주입하지 않으면 자속 = 0- 전류를 주입하는 순간 주자속(main flux)이 발생- 철심내에서는 주자속을 상쇄시키기 위해

반작용자속(reaction flux)이 발생됨- 오른손법칙에 의해

반작용 자속에 연관된 전류가 흘러야 하고- 철심의 단면 상에

판상의 소용돌이 모양의 전류가 생김

⇒ 와전류(eddy current)


<제1장> 1.5 자기회로 및 관련 법칙 – 개요

- 자기회로에 관련된 몇 가지 기본 법칙1. 파라데이 법칙(Faraday’s Law)2. 렌츠의 법칙(Lenz’ Law)3. 플레밍의 오른손법칙(Fleming’s right hand rule)4. 플레밍의 왼손법칙(Fleming’s left hand rule)

- 주요 대상1. 발전기 – 자속, 운동방향(속도) 및 기전력2. 전동기 – 자속, 전류 및 힘(토크)3. 변압기 – 자속과 기전력


<제1장> 1.5 자기회로 및 관련법칙 – Faraday’s Law

- 권선수가 인 자기회로에서 주자속 가 발생되고 있다고 하면

1) 에 대한 반작용으로 반작용자속 이 생김2) 권선을 단락시 반작용자속이 생기는 방향으로 전류 가 흐르도록3) 기전력 가 발생됨

→ 파라데이의 법칙1턴 코일을 자속이 통과하면그 자속의 시간에 대한 변화율에비례하는 기전력이 발생됨

f Nf

dtdNe f

-=

Nf

f

e

N

i


<제1장> 1.5 자기회로 및 관련법칙 – Lenz’ Law

- 권선수가 인 자기회로에서 주자속 가 발생되고 있다고 하면

권선의 유기기전력

→ (-) 부호의 의미 ; 렌츠의 법칙

→ 파라데이의 법칙 :1턴 코일에 자속이 통과하면그 자속의 시간에 대한 감소율에비례하는 기전력이 발생됨

- 자속의 증가를 방해하는 방향으로 기전력이 발생됨

f

dtdNe f

-=

Nf

N


<제1장> 1.5 자기회로 및 관련법칙 – 반작용 자속과 기전력의 관계

- 권선수 인 자기회로에서 전류 가 주입되어 발생되는 주자속을 라고 하면


전압의 표현에 (-)부호가 생기고 이를 없애기 위해

- 권선수 인 자기회로에서 전류 에 의해 발생되는 반작용 자속을 라고 하면


f

dtdNe f

-=

f

dtdNe f

=

i

i

N

N


<제1장> 1.5 자기회로 및 관련법칙 – 자속과 총자속 쇄교수의 관계

- 권선수 인 자기회로에서 번째 자속 에 의해


① 총 유기전압

② 코일의 총자속 쇄교수를 라고 하면

③ 이번에는 코일의 인덕턴스를 이라 하고 주입전류를 라 하면

총자속 쇄교수 는

(인덕턴스의 정의)

④ ( )

kf

dtde k

kf

=

l

Li=l

dtdeindl

=

å=

=N

iiind ee

1å=

=N

i

i

dtd

1

)(f)(

1å=

=N

iidt

d f

fNLi =

iµliL

l

=l

N k

å=

=N

ii

1fl


<제1장> 1.6 플레밍의 왼손법칙 – 자계내 도체의 받는 힘

- 자계내에 존재하는 도체에 전류가 흐르고 있다면

도체가 받는 힘 → 플레밍의 왼손법칙

힘의 크기

- 전동기작용(motor action)을 설명함1) 자계내 도체가 존재하고2) 도체에 전류가 흐르면3) 그 도체는 힘을 받아 움직임

f

B

i

qsinBilf =

)( BliF ´=


<제1장> 예제 1.7 – 자계내의 도체가 받는 힘

<예제> 지금 그림 1-16과 같이 길이가 1.0m 인 도선이 있다고 하자. 자속밀도는 0.25 T 이고 전류는 아래쪽에서 위쪽 방향으로0.5 A 가 흐르고 있다.

도선이 받는 힘의 크기와 방향을 구하시오.

<답>

<그림 1-16> qsinBilf =

NmAT 125.090sin)0.1)(5.0)(25.0( 0 ==

NF 125.0=

힘의 방향은 오른손 법칙에 따르고 크기는

즉

f

B

i


<제1장> 1.7 플레밍의 오른손법칙 – 자계내 움직이는 도체의 유기전압

- 자계내에 도체가 운동을 하고 있다면

도체에 유기되는 전압 → 플레밍의 오른손법칙

전압의 크기

- 발전기작용(generator action)을 설명함1) 자계내 도체가 존재하고2) 그 도체가 외부의 힘에 의해 자속을 쇄교하는 방향으로 움직이면3) 그 도체에는 기전력이 발생됨

v

Be

Blve ´=

qsinBlve =


<제1장> 예제 1.8 – 자계내에서 운동하는 도체의 유기기전력

<예제> 지금 그림 1-17과 같이 길이가 1.0m 인 도선이 자소밀도가 0.5T 인자계내를 초속 5.0 m 로 왼쪽에서 오른쪽 방향으로 움직이고 있다.

도선에 유기되는 전압의 크기와 방향을 구하시오.

<답>

- flux-cutting action = 발전기작용

lBveind ×´= )(00 0cos)90sin( lvB=

vBl=)0.1)(5.0)(/0.5( mTsm=

V5.2=

유기전압의 크기


<제1장> 예제 1.9 – 자계내 도체의 운동방향과 도체의 유기기전력

<예제> 지금 그림 1-18과 같이 길이가 1.0m 인 도선가 수직에서 30도 회전된상태에서 자속밀도가 0.5 T 인 자계내를 초속 10.0 m 로 왼쪽에서 오른쪽방향으로 움직이고 있다.

도선에 유기되는 전압의 크기와 방향을 구하시오.

<답>

lBveind ×´= )(00 30cos)90sin( lvBeind =

030cos)0.1)(5.0)(/10( mTsm=V33.4=

전압은 아래가 양이고 그 크기는


<제1장> 1.8 선형 직류발전기 – 높은 속도로 선형운동을 하는 도체

- 그림 1-19와 같이 자계내에 존재하는 도체에 계속 전류를 흐르게 하여도체는 직선적으로 움직이는데,

- 만약 도체의 속도가 더 높은 속도로 가속되고 있다면 는 더욱 커져서인 조건으로 되면 전류가 역으로 전원 로 흐르게 된다.

v

Be

f

B

i

indeBind Ve > BV

Blveind =


<제1장> 1.9 이상 직류기 – 손실이 없는 이상적인 직류기

(1) 이상전동기(ideal motor)

지금 그림과 같이 자계내에 존재하는 도체에 전류를 흐르게 하면 전동기가 됨① 플레밍의 왼손법칙에 의해 힘 를 받고

도체는 오른편으로 속도 로 이동

② 도체가 일정속도를 갖고 움직이므로(flux-cutting action)플레밍의 오른손법칙에 의해 기전력이 유기됨– back EMF(역기전력) 발생

③ 가 되어야만 지속적으로 전류가 유입되어 힘 가 생김

④ 단위시간당 전기에너지 에서

기계적 에너지로 변환됨

v

Be

f

B

i

indF BilFind =

inde Blveind =

indB eV > indFvFFvBlviieW indinde ====

v


<제1장> 1.9 이상 직류기 – 손실이 없는 이상적인 직류기

(2) 이상발전기(ideal generator)

지금 그림과 같이 자계내에 존재하는 도체를 일정속도 이상으로 강제로움직이면 도체에 기전력이 발생되어 발전기가 됨

① 플레밍의 오른손법칙에 의해 기전력 를 받고도체는 전류가 i 만큼 흐르게 됨

② 도체에 전류가 흐르므로 힘이 발생되는데 의 힘이 발생됨

– counter force(역회전력) 발생

③ 가 되어야만 지속적으로 전압발생되어 기전력 가 생김④ 단위시간당 기계에너지 에서

전기적 에너지로 변환됨

v

Be

f

B

i

inde Blveind =

BilFind =indFBilFind =

ieBlviBilvvFW indindm ====indeindFF >


<제2주> 요 약

1. 전기기기에 주로 쓰이는 단위 ; 국제단위계, 부록의 단위변환표2. 전기기기에 관련된 물리량

- 각변위, 각가속도, 초당 회전수(rps) 및 분당 회전수(rpm)- 토크, 관성모멘트, 일에너지와 전력의 관계

3. 자기회로의 이론적 배경- 자성체의 종류 : 상자성체, 역자성체, 강자성체 등- 자성체의 특성 ; 자기적 특성, 전기적 특성- 암페어의 주회적분법칙, 자계와 자속밀도의 관계(투자율)- 기자력과 자속의 관계(자기회로의 옴의 법칙), 자기회로의 특징

4. 강자성체의 자기특성- 자기포화, 히스테리시스, 와전류 특성- 자구(magnetic domain)의 개념- 자화곡선- B-H 모델 ; 선형모델, 포화모델, 히스테리시스모델

< 본 자료는 수업자료로써 책 Electric Machinery Fundamentals (4th – Stephen J. Chapman)의 그림이 이용되었음 >

ch.1 introduction to machinery...

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