1. 권선 (捲線)
ㅇ 전기기기 내부에서 전선 코일들이 조합 배열 배치되는 구성 형태 (코일들의 모임/집합)
2. 권선 역할 및 특징
ㅇ 권선 구조 특징
- 가급적 절연층을 얇게 하고, 도체가 점유하는 면적을 크게하는 구조
ㅇ 폐회로 형성
- 고정자 및 회전자 권선은 많은 코일들이 복잡하게 연결되나,
- 항상 폐회로를 구성하게 됨
ㅇ 에너지 상호 변환
- 전기 에너지 및 자기 에너지 간에 상호 교환
. 전류에 의해 자계 유도 (암페어 법칙) : {# \oint \mathbf{H} \cdot d\mathbf{l} = i #}
. 쇄교자속에 의해 전압 유도 (패러데이 법칙) : {# e_{\,induced} = dλ/dt #}
- 자기 에너지 및 기계 에너지 간에 상호 교환
. 자계 내 권선이 받는 힘의 방정식 : {# \mathbf{F} = i (\mathbf{l} \times \mathbf{B}) #}
. 자계 내 움직이는 권선에 유도되는 전압 방정식 : {# e_{induced} = (\mathbf{v} \times
\mathbf{B}) \cdot \mathbf{l} #}
3. 권선법 (winding method)
※ 코일들을 슬롯에 삽입하는 방법, 접속하는 형태 등 연결하는 방법에 따라 분류
- 환상권
- 고상권 : (개로권, 폐로권), (단층권, 이층권)
. 이층권 : 파권, 중권
.. 중권 : (집중권, 분포권), (전절권, 단절권)
ㅇ 환상권 (ring winding) 및 고상권 (drum winding)
- 환상권 : 도선을 전기자 철심 안밖으로 고리 모양으로 감아서 배치
. 원통 환상 철심에 코일이 나선형 안밖으로 전 원주에 감는 권선법
.. 환상 안쪽 코일변이 유효 자속을 끊치 못하므로, 이것이 기전력 발생에 기여 못함
.. 결국, 링 안쪽 도선은 비활용(무효)
.. 환상 철심에 안밖으로 도선을 일일이 손으로 감아 제작하므로 불편
. 초기 발전기에서 만 사용되었고, 현재는 이론 설명용으로 만 이용됨 (거의 사용 안함)
- 고상권 : 도선을 전기자 철심 표면에 만 배치
. 원통 환상 철심 표면 슬롯에 만 엮기며 감는 권선법
ㅇ 폐로권 (closed circuit winding) 및 개로권 (open circuit winding)
- 개로권 : 각 독립 코일들이 철심에 감겨, 독립적으로 외부 회로와 연결 (교류기)
- 폐로권 : 권선 시작점과 끝점이 만나게되어 폐로 형성 (직류기)
ㅇ 단층권 (single layer winding) 및 이층권 (double layer winding)
- 단층권 : 슬롯 있는 회전기에서, 하나의 슬롯에 1개의 코일변만을 넣은 권선
. 단, 직류기에는 이런 형태가 없음. 교류기의 쇄권 만이 이에 속함
- 이층권 : 각 슬롯에 2개 코일변이 상하 2층에 겹치도록 넣음
. 중권,파권이 이에 해당됨
ㅇ 중권 (lap winding), 파권 (wave winding), 쇄권 (chain winding)
* 권선이 이전 코일들과 어떻게 연결되는가에 따라 분류됨
- 중권 (병렬권) : 코일들이 이전 코일들과 겹쳐서, 중첩하며 연결 구성
. 중권은, 병렬회로 수,극 수,브러시 수가 같음
. 병렬회로 수가 많으므로, 저 전압 대 전류에 사용
- 파권 (직렬권) : 코일들이 서로 겹치지 않고, 전진하듯이 연결 구성
. 파권은, 병렬회로 수,브러시 수가, 단지 2개임
. 직렬회로 수가 많으므로, 고 전압 소 전류에 사용
- 쇄권 : 슬롯에 1개 코일변 만 들어감 (거의 사용 안함)
ㅇ 집중권 (concentrated winding) 및 분포권 (disributed winding)
- 집중권 : 1개의 코일을 2개의 슬롯 간에서 만 집중적으로 감아서 1개의 자극을 형성
- 분포권 : 다수의 슬롯에 코일들이 분포되도록 구성
. 개별 코일들이 서로 연결되며, 계자 권선의 경우에 발생 자계가 극수와 같도록 됨
. 장점 : 고조파 개선 (파형개선), 누설 리액턴스 감소, 열 발산 고른 분포 (냉각이 쉽게 됨)
ㅇ 단절권 (short pitch winding) 및 전절권 (full pitch winding)
* 권선의 입출 각도가 얼마나 되느냐에 따른 차이
- 전절권 : 180˚ (극 간격 = 권선 간격)
- 단절권 : 180˚ 보다 작음 (극 간격 ≠ 권선 간격)
. 장점 : 고조파 개선 (파형개선), 권선 절약 (경제적)
4. 권선 관련 용어
ㅇ 형권 코일 (formed coil) : 다이아몬드 모양으로 적정 권수 만큼 감아서 절연시킨 후
전기자 슬롯에 설치될 수 있도록 미리 정형화된 코일
ㅇ 코일변 (coil side) : 유도 기전력을 실제 발생시키는 도선의 각 부분
ㅇ 코일단 (coil end) : 코일변 간을 연결시켜줄 뿐 기전력 발생과는 상관없는 부분
ㅇ 턴수/권수 (number of turns) : 코일이 감겨지는 횟수
ㅇ 권선 피치 (winding pitch) : 각각의 코일변 사이 거리
ㅇ 극 피치 (pole pitch) : 각 극(자극) 사이 거리(각도)
ㅇ 슬롯/홈 (slot) : 코일이 들어가 위치할 수 있는 파여진 홈
ㅇ 치 (tooth) : 슬롯과 슬롯 사이가 돌출된 부분
ㅇ 권선비 (turn ratio) : 1차 권선과 2차 권선의 권선수의 비 (변압기 주요 특성)