AC DC 전류와 전자기유도 원리

일상생활에서 편리함을 주는 전기는 한 종류만 있는 것이 아니다. 직류라고 하는 DC와 교류라고 하는 AC 전류가 있다. 지금 우리가 쓰는 대부분의 전기는 AC 전류이다. DC 전류는 배터리를 생각하면 쉬울 것이다. 그럼 AC 전류가 개발되기까지 전류의 자기장이 발생한다는 사실이 알려지고 전자기가 유도되는 원리를 파악하기까지의 과정과 DC와 AC 전류의 장단점을 비교하여 왜 우리는 AC 전류를 사용하게 되었는지 알아보자.

 

전류의 자기장 생성 발견

덴마크 과학자 외르스테드는 1820 년의 전류가 자기장을 생성한다는 것을 발견했다. 그는 실험을 통해 전류가 도체를 통해 흐를 때 대중적인 힘이 작용하는 도체 주위에 공간이 생성된다는 것을 증명했다. 즉, 전류가 전도성 와이어를 통해 흐르면 전도성 와이어 근처의 나침반 바늘에 힘이 작용하고 자기 바늘은 지구 자기장의 방향과 다른 방향을 가리 킵니다.

 

외르스테드뿐만 아니라 영국의 Faraday를 포함하여 많은 과학자들이 이 사실을 발표하는 데 관심이 있었다. 패러데이는 전류가 자기장을 생성하면 자석에 대한 전류로 도체의 접근이 자석에 대한 자석의 접근과 동일한 효과를 가질 것이라고 믿었다.

 

실제로 실험을 해보니 자석 옆에 놓인 전류를 전달하는 도선이 힘을 얻었다. 패러데이는 전류가 연속적인 회전으로 흐르는 도선을 변화시켜 자기장에 힘을 가하여 전기 에너지를 기계의 운동 에너지로 변환하는 전기 모터를 발명했다.

 

전자기 유도의 원리

패러데이는 1831 년에 이동하는 전하의 반대 현상, 즉 자기장을 생성하는 전류를 이용하여 전자기 유도 현상을 발견하고 자기 렉슨의 일시적인 변화가 전류를 생성할 수 있다고 믿었다. 즉, 원형 원통에 도선을 감아 코일을 형성할 때 코일을 통해 전류가 흐르고, 이 코일과 자석의 상대적 움직임이 움직이게 되는 현상을 발견했다.

 

이 현상을 전자기 유도라 고하며 발전기의 원리가 됩니다. 따라서 Faraday는 오늘날 사용되는 모터 및 발전기의 작동 원리를 확립하고 입증했다. 그러나 실제 생활에서는 이 원칙이 적용되지 않았고 기계적인 처리를 거치지 않았다. 그 이후로 미국의 물리학 자 Joseph Henry를 포함한 많은 과학자와 발명가들은 이것을 실행하기 위해 노력했다.

 

DC 전류와 AC 전류의 장단점

모터는 전원 공급 장치가 DC인지 AC인지에 따라 DC 및 AC 모터로 분류됩니다. AC 전원 공급 전에 DC 모터가 사용되고 연구되었기 때문에 DC 모터는 실용적인 응용 프로그램을 발견하고 AC 모터보다 먼저 적용되었다. 1873 년 벨기에의 전기 기술자 Gramm가 최초의 상용 AC 모터를 발명했다.

 

Graham은 Sky Expo에서 발명 한 두 개의 Gram 발전기를 시연했으며 개인 발전기를 구동하는 다른 발전기가 회전하고 있음을 알게 되었다. 전기 배선이 잘못 연결되어 한 발전기에서 생성된 전류가 다른 발전기로 흐릅니다. 즉, 한 개발 기간에 생성된 전기 에너지는 다른 발전기의 Berkwin 운동 에너지와 동일합니다. 결국 Graham은 발전기가 엔진이기도 함을 발견했다.

 

동시에 발전기가 전기 모터라는 사실이 밝혀졌고 발전기가 전기를 생산하기 위해 개선되고 확대되었을 뿐만 아니라 의도적으로 적절하게 사용되지 않은 전기 모터도 발견되었다. 가정과 공장에서 이것을 사용합니다.

 

최초의 AC 유도 전동기는 1888 년에 전기에 관한 기사에서 Tesla에 의해 개발되었다. AC 모터는 단순한 디자인, 효율성 및 저렴한 비용으로 널리 사용됩니다. 그런 다음 공장의 에너지 원으로 모든 동기화가 1890 년대 이후에 심각하게 사용되었다. 이는 DC 전원 전용이기 때문에 크기가 작고 사용이 제한되어 교류 발전기를 반대 방향으로 사용하는 AC 모터 개발이 가능해졌다.

 

따라서 발전기와 모터는 동전의 양쪽에서 동일하므로 함께 진화했다. 그 결과 증기 기관에서 생성된 전력이 타락하기 시작했고 전기의 시대가 시작되었으며 이는 오늘날까지 이어지고 있다.

 

반면에 전기를 더 많이 소비하고 전력 공급에 문제가 있다는 점에서 두 가지 상충되는 입장이 있었다. 요컨대, 실용적인 램프를 발명하고 밤의 어둠에서 우리를 해방시킨 Edison은 DC 전원 공급 장치가 유용할 것이라고 주장했다. 한편 Westinghouse Electric Company의 설립자 George Westinghouse는 AC 전원 공급 장치를 출시했다.

 

직류의 경우 소형 모터로 사용할 수 있어 편리하지만 교류는 에너지 수송에 비 경제적이므로 더 좋다. 결국, 이 논의는 AC 전압을 쉽게 높일 수 있는 AC 변압기의 발명, 고효율의 발명으로 끝났다.