발전기는 전동기와 마찬가지로 크게 직류발전기(直流發電機)와 교류발전기(交流發電機)로 나눌 수 있다. 우선 직류발전기의 원리를 살펴보면 플레밍의 오른손법칙에 의하여 자기장의 방향은 N극에서 S극으로 향하고 전기자가 시계 방향으로 회전하기 때문에 전류의 방향이 아래와 같이 흐르게 된다. 또한 직류발전기에는 정류자와 브러시가 있는데 회전자가 회전하면서 정류자(整流子, Commutator)와 브러시(Brush)를 통해 똑같은 방향으로 직류가 흐르게 되는 것이다.
직류발전기는 일반적으로 자여자발전기 형태로 만들어지고 여자전류(勵磁電流, Exciting Current)를 통하여 발전하게 된다.여기서 여자(勵磁, Exciting)란 전자석을 만들기 위하여 전류를 계자코일에 흘려 자기장을 생성하는 것을 의미한다. 직류발전기는 이러한 여자 방식에 따라 나뉘며 종류는 크게 직권발전기(Series-Wound Generator), 분권발전기(Shunt-Wound Generator), 복권발전기(Compound-Wound Generator)로 나눌 수 있다.
- 직권발전기 : 전기자코일, 계자코일, 부하가 직렬로 연결
- 분권발전기 : 전기자코일과 계자코일이 병렬로 연결
- 복권발전기 : 전기자코일과 계자코일이 직렬과 병렬로 모두 연결
교류발전기와 직류발전기의 차이는 바로 정류자와 슬립링(Slip ling)이다. 아래의 그림을 살펴보면 회전자의 왼쪽편은 앞쪽에 슬립링과 닿아있고, 회전자의 오른쪽편은 뒷쪽 슬립링과 닿아있다. 여기서 회전자가 회전하게 되면 플레밍의 오른손법칙을 통하여 지속적으로 전류가 바뀌는 것을 볼 수 있다. 이 원리를 통하여 교류 전류를 만들어내는 것이다. 원리를 설명하기 위해서 회전자를 회전하는 방식으로 설명했지만 실제로는 전기자를 고정시키고 전자석을 회전시키는 회전계자형을 대부분 사용한다.
교류 발전기는 크게 단상 교류발전기와 3상 교류발전기로 나눌 수 있는데 우리나라의 모든 발전소는 3상 교류발전기를 통하여 전기를 생산한다. 아래의 그림과 같이 전자석이 회전하게 되면 각 3개의 상이 120°의 위상차를 가지며 교류로 유도전류가 흐르게 된다.
더 나아가 전자석의 회전 속도에 따라서 주파수가 달리지며 이를 같은 속도로 회전하게 하기 위한 발전기를 동기발전기(e同期發電機, Synchronous Generator)라 하며 동기발전기에는 계자의 전류를 제어하기 위해서 조속기(調速機, Governor)를 설치한다. 이와 반대로 외부에서 계자전류를 받아 유도전동기를 전동기로서 사용할 때 회전방향과 같은 방향으로 동기속도 이상의 빠르기로 회전을 시켜 전력을 얻는 발전기를 유도발전기(誘導發電機, Induction Generator)라고 한다.
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