발전기: 두 판 사이의 차이

[[에른스트 베르너 폰 지멘스|지멘스]]는 1866년에 처음으로 전자석을 사용한 대형발전기를 완성시켰는데, 그것은 기술사상(技術史上) 와트의 증기기관에 비교할 만한 획기적인 것이었다. 이에 이어서 벨기에의 그람(Gramme)은 1870년에 고리형(環型) 코일의 발전기를, 독일의 알테네크(Alteneck)는 1873년에 드럼(장고)형드럼형 코일의 발전기를 발명했다. 그러나 그 당시의 발전소는 전압의 안정성이라든가 효율과 같은 점에서 볼 때 만족할 수 있는 것은 아니었다. [[에디슨]]은 그 때문에 자기가 발명한 탄소선전구(炭素線電救)에 사용할 수 있는 새로운 발전기의 연구를 추진하게 되었다. 그리고 1882년 9월, 뉴욕시에 최초의 대규모 화력발전소(증기기관으로 운전되는)를 건설하였고, 중앙발전소로부터 말단의 전등까지 110V의 직류 송전 계통을 이룩해 내고, 이것을 기업화시켰다. 그 후 곧 이어 미국의 웨스팅하우스(Westinghouse, 1846 ~ 1914)에 의해서 교류 송전 방식이 실현되었다. 삼상교류 방식이 완성된 것은, 에디슨 밑에서 일하고 있었던 [[니콜라 테슬라|테슬라]]에 의해서이다. 한국 최초의 수력발전소는, 1923년에 금강산전기철도회사의 자가용 발전소인 금강산 중대리(中臺里)발전소에 의해 서울로 송전한 것이 최초이고, 1929년에 부전강 제1발전소가 송전하기 시작하였다. 그리고 압록강에는 60만㎾의 시설용량을 가진 동양 제1의 수풍(水豊)발전소(1941년 완성)가 있다. 8·15 직전 조사 결과에 의하면 남북한의 수력 총발전 지점은 163개 소였다. 하지만 1972년 말의 남한의 총발전량은 118억 3,900만 ㎾h, 총시설용량은 387만 2,000㎾, 최대출력은 209만 7,000㎾, 평균출력은 134만 8,000㎾였다.

화력발전소의 발전기(터빈발전기)는 매우 고속으로 운전되므로 회전자는 기계적으로 튼튼하게 하고, [[관성]]을 줄이기 위해 가늘고 긴 원통 회전자로 한다. 또 극히 미세한 기계적 편심(偏心)에 의해서도 회전수(고유회전수)에 이상진동(異常振動)이 발생한다. 이 회전수는 규정된 회전수보다 몇 퍼센트 낮은 정도이므로, 정상운전(定常運轉)시에는 문제가 되지 않으나, 시동·정지시에는 반드시 그 회전수를 통과하므로 세심한 주의를 기울이지 않으면 안된다. 또 송전계통의 사고 등으로 갑자기 회전수가 저하됐을 경우라도, 위험한 회전수가 되지 않도록 보호장치를 마련하고 있다. 터빈발전기에서는 운전중 특히 회전자 코일 가운데의 전류라든가 공기와의 마찰 등에 의해 발열하므로, 항상 기름이나 공기를 순환시켜서 냉각하고 있다. 냉각제로서 공기 대신에 기체 수소를 쓰게 된 다음부터는, 대용량의 발전기도 만들 수 있게 되었다. 수소는 열을 잘 전하므로 냉각효과가 좋을 뿐만 아니라, 자극의 회전에 따르는 마찰이 적으므로 에너지 손실이라든가 소음이 적다. 특히 최근의 터빈발전기에서는 절연물을 통하여 코일을 냉각시키는 대신 회전자 코일 내부에 중공부분(中空部分)을 만들어, 수소를 순환시키는 직접냉각법도 채용되고 있다. 또 고정자 코일에도 물 또는 기름 등의 액체나 수소에 의한 직접냉각법이 쓰여져 오고 있다. 그러나 수소 중에 공기가 30% 이상 섞여 들어가면 폭발을 일으킬 위험성이 있으므로, 수소의 누설이나 공기의 침입을 방지하기 위해 특별히 연구하여, 케이스는 모두 내폭구조(耐爆構造)로 하지 않으면 안된다.