회전계자형 동기발전기는 회전계자형 구조를 가지고 있는 발전기입니다. 회전계자형 구조는 자석(계자)이 회전하고 코일(전기자)이 고정되어 있는 구조입니다. 이러한 구조를 주로 사용하는 이유는 다음과 같습니다.
1. 권선 배열 및 결선이 편리하다: 회전계자형은 코일이 고정되어 있기 때문에 회전하는 곳에 권선을 배열하고 결선하는 것이 편리합니다. 특히 3상전력을 만들어내는 발전기에서는 권선 배열이 복잡한데, 회전계자형은 이를 간편하게 할 수 있습니다.
2. 절연에 유리하다: 대용량의 동기발전기에서는 고전압이 발생합니다. 이런 큰 전기에너지는 코일(전기자)에서 생성되므로 코일이 회전하는 곳에 있을 때 구조적으로 안정적입니다. 반면 자석(계자)은 전자석을 형성하기 위해 전류를 공급하기는 하지만 절연을 심각하게 고려할 필요는 없습니다.
3. 슬립링과 브러시의 수가 줄어든다: 회전계자형은 전자석을 위한 두 가닥의 선만 필요로 합니다. 자석이 회전하고 있을 때 고정된 여자장치에서 전원을 공급하기 위해서는 슬립링과 브러시를 사용해야 합니다. 회전전기자형은 3조의 코일이 회전하므로 더 많은 슬립링과 브러시가 필요합니다. 슬립링과 브러시는 접촉저항이 생겨서 열이 발생하고 마모가 되는 부분이므로 적을수록 안정적입니다.
따라서 회전계자형 동기발전기는 권선 배열 및 결선의 편리성, 절연의 용이성, 슬립링과 브러시의 수를 줄일 수 있는 장점을 가지고 있어 대용량의 동기발전기에서 주로 사용됩니다.
[참고 자료]
- '동기발전기에서 '회전계자형'을 주로 사용하는 이유' (출처: https://yyxx.tistory.com/157)
- '전기기사/전기기기 전기기기 - 동기발전기 회전계자형 why?' (출처: https://engineering-room.tistory.com/25)