수력 터빈의 회전 속도는 비교적 낮으며, 특히 수직형 수력 터빈의 경우 더욱 그렇습니다. 50Hz 교류를 발생시키기 위해 수력 터빈 발전기는 다수의 자기극 쌍으로 구성된 구조를 채택합니다. 분당 120회전하는 수력 터빈 발전기에는 25쌍의 자기극이 필요합니다. 하지만 자기극이 너무 많은 구조는 육안으로 확인하기 어렵기 때문에, 본 논문에서는 12쌍의 자기극을 가진 수력 터빈 발전기 모델을 제시합니다.
수력 발전기의 회전자는 돌극 구조를 채택하고 있다. 그림 1은 발전기의 요크와 자기극을 보여준다. 자기극은 자기 요크에 설치되어 있다. 자기 요크는 자기극의 자기력선이 지나가는 경로이다. 각 극에는 여자 코일이 감겨 있으며, 여자 전력은 주축 끝에 설치된 여자 발전기 또는 외부 사이리스터 여자 시스템(컬렉터 링을 통해 여자 코일에 전력 공급)에서 공급된다.
요크는 로터 브래킷에 설치되고, 발전기 주축은 로터 브래킷의 중앙에 설치되며, 여자 발전기 또는 집전 링은 주축의 상단에 설치됩니다.
발전기의 고정자 철심은 자기 전도성이 우수한 규소강판으로 만들어집니다. 철심의 안쪽 원에는 고정자 코일을 끼워 넣는 데 사용되는 많은 홈이 고르게 분포되어 있습니다.
고정자 코일은 고정자 슬롯에 내장되어 3상 권선을 형성하며, 각 상 권선은 여러 개의 코일로 구성되고 특정 규칙에 따라 배열됩니다.
수력 발전기는 콘크리트로 만들어진 교각 위에 설치되고, 교각 위에는 발전기 본체가 설치됩니다. 발전기 본체는 고정자 철심과 발전기 외피를 설치하는 받침대 역할을 합니다. 발전기 냉각 공기의 온도를 낮추는 기능도 합니다. 또한 교각 위에는 하부 프레임이 설치되는데, 이 하부 프레임에는 발전기 회전자를 고정하는 스러스트 베어링이 있습니다. 스러스트 베어링은 회전자의 무게, 진동, 충격 등의 하중을 견딜 수 있습니다.
프레임에 고정자 철심과 고정자 코일을 설치하고, 고정자 중앙에 회전자를 삽입합니다. 이때 고정자와 회전자 사이에 작은 간격을 두어야 합니다. 회전자는 하부 프레임의 스러스트 베어링에 의해 지지되어 자유롭게 회전할 수 있습니다. 상부 프레임을 설치하고, 상부 프레임 중앙에 가이드 베어링을 설치하여 발전기의 주축이 흔들리지 않도록 하고 안정적으로 중앙 위치에 고정합니다. 상부 플랫폼 바닥을 설치하고, 브러시 장치 또는 여자 모터를 설치하면 수력 발전기 모형이 완성됩니다.
수력 발전기 모형의 회전자가 한 바퀴 회전하면 3상 교류 기전력이 12주기 발생합니다. 회전자가 분당 250회전할 때 교류의 주파수는 50Hz입니다.
게시 시간: 2022년 3월 28일
