풍력 터빈 발전기의 전압-속도 및 토크-전류 특성

본 내용은 " [부산대 응용전기전자실험2] 풍력 예비보고서 " 의 원문 자료에서 일부 인용된 것입니다. 2024.03.19

문서 내 토픽

• 1. 풍력 터빈의 구조와 동작 원리

  풍력 터빈은 바람의 기계 에너지를 전기에너지로 변환하는 회전하는 장치이다. 수평축 풍력 터빈(HAWT)과 수직축 풍력 터빈(VAWT)의 특징과 장단점을 설명하였다. 또한 2개 블레이드와 3개 블레이드 터빈의 차이점도 기술하였다.

• 2. 전자기 유도 원리와 발전기 동작

  전자기 유도 원리에 따라 도체가 변화하는 자기장 속에 놓여 있을 때 전압이 유도된다. 소형 풍력 터빈에 사용되는 발전기는 회전하는 영구자석과 고정된 도선 권선으로 구성되어 있으며, 이를 통해 교류 전압이 생성된다.

• 3. 풍력 터빈 발전기의 전압-속도 특성

  발전기의 회전속도가 증가할수록 유도 전압의 크기와 주파수가 높아진다. 이를 실험을 통해 확인하고 그 관계를 이해하였다.

• 4. 풍력 터빈 발전기의 토크-전류 특성

  발전기 권선에 전류가 흐르면 자기장이 발생하여 회전자에 반발력이 작용하게 된다. 이 반발력은 회전자의 회전을 방해하는 토크로 작용한다. 이러한 토크-전류 특성을 실험을 통해 확인하였다.

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• 1. 주제2: 전자기 유도 원리와 발전기 동작

  전자기 유도 원리는 전자기장의 변화에 의해 전류가 발생하는 현상을 말합니다. 풍력 터빈 발전기에서는 회전하는 자석과 고정된 코일 사이의 자기장 변화에 의해 전류가 유도됩니다. 자석이 코일 주변을 회전하면 자기장의 세기와 방향이 변화하고, 이에 따라 코일에 전류가 발생합니다. 이러한 전자기 유도 원리를 바탕으로 발전기가 작동합니다. 발전기의 출력 전압과 전류는 회전자의 속도, 자석의 세기, 코일의 권선 수 등 다양한 요인에 의해 결정됩니다. 이를 이해하고 최적화하는 것이 풍력 발전 시스템 설계의 핵심입니다.

• 2. 주제4: 풍력 터빈 발전기의 토크-전류 특성

  풍력 터빈 발전기의 토크-전류 특성은 발전기에 흐르는 전류에 따른 토크 발생 특성을 나타냅니다. 발전기에 전류가 흐르면 자기장과 상호작용하여 토크가 발생하게 되는데, 이 토크는 발전기의 출력 전력을 결정하는 중요한 요소입니다. 토크-전류 특성은 발전기의 설계 및 제어에 활용됩니다. 예를 들어 최대 전력 추종 제어를 위해서는 풍속 변화에 따른 최적의 토크 지령값을 찾아야 하는데, 이때 토크-전류 특성이 필요합니다. 또한 발전기 보호를 위해 과전류 상황에서의 토크 특성도 중요합니다. 따라서 풍력 터빈 발전기의 토크-전류 특성을 정확히 이해하고 활용하는 것이 중요합니다.