유도 발전기
유도 발전기는 전자기 유도 현상을 이용하여 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전기의 한 종류이다. 동기 발전기와 달리 별도의 여자(勵磁) 장치가 필요하지 않거나, 용량이 작은 여자 장치만으로 운전이 가능하다는 특징을 가진다. 이는 유도기가 외부 전원으로부터 무효전력을 공급받아 회전 자계(磁界)를 형성하고, 이 자계에 의해 유도되는 전압을 이용하여 전력을 생산하기 때문이다.
작동 원리
유도 발전기의 기본적인 작동 원리는 패러데이의 전자기 유도 법칙에 기반한다. 회전자의 회전 속도가 동기 속도보다 약간 빠르게 회전하면, 회전 자계와 회전자 권선 사이에 상대 속도 차이가 발생한다. 이 상대 속도는 회전자 권선에 전압을 유도하고, 이 유도된 전압은 회전자 권선에 전류를 흐르게 한다. 이 전류는 다시 자기장을 생성하며, 이 자기장이 주 자계와 상호작용하여 발전 작용이 일어난다. 이때, 유도 발전기는 계통으로부터 무효전력을 흡수하여 자화 전류로 사용한다.
장점 및 단점
장점:
- 구조가 간단하고 견고하여 유지 보수가 용이하다.
- 동기 발전기에 비해 가격이 저렴하다.
- 병렬 운전이 용이하다.
- 소형 풍력 발전이나 소수력 발전 등에 적합하다.
단점:
- 기동 시 무효 전력을 필요로 한다.
- 전압 및 주파수 제어가 어렵다.
- 역률이 좋지 않다.
- 대용량 발전에는 부적합하다.
활용 분야
유도 발전기는 주로 소규모 분산 전원 시스템에 활용된다. 대표적인 예로는 풍력 발전, 소수력 발전 등이 있으며, 최근에는 바이오매스 발전, 열병합 발전 등 다양한 분야에서 활용이 증가하고 있다. 또한, 에너지 저장 시스템(ESS)과 연계하여 전력 품질을 향상시키거나, 독립된 전력망에서 전력을 공급하는 데에도 사용될 수 있다.
관련 용어
- 동기 발전기
- 무효전력
- 전자기 유도
- 회전 자계
- 분산 전원
- 풍력 발전
- 소수력 발전