발전기의 주파수는 무엇으로 결정될까? 극수와 회전속도의 관계

발전기에서 전압만큼 중요한 값이 주파수다.

교류전압은 크기만 일정하면 되는 것이 아니라 일정한 주기로 방향과 크기가 반복되어야 한다.

한국의 전력계통은 기본적으로 60Hz를 사용한다.

60Hz라는 것은 교류전압의 한 주기가 1초 동안 60번 반복된다는 의미다.

그렇다면 동기발전기에서 이 주파수는 무엇에 의해 결정될까?

핵심은 두 가지다.

회전자의 회전속도

그리고

회전자의 극수

다.

동기발전기의 주파수와 회전속도, 극수의 관계는 다음 식으로 표현한다.

Ns = 120f / P

이를 주파수에 대해 정리하면

f = PNs / 120

이다.

여기서

Ns는 회전속도[rpm],

f는 주파수[Hz],

P는 극수다.

이 식을 이해하면 왜 어떤 발전기는 3600rpm으로 회전하고, 어떤 발전기는 900rpm이나 그보다 훨씬 낮은 속도로 회전하면서도 같은 60Hz 전기를 만들 수 있는지 설명할 수 있다.

주파수란 무엇일까?

교류전압은 시간이 지나면서 크기와 방향이 반복적으로 변한다.

한 번의 변화가 다시 처음 상태로 돌아오는 과정을 한 주기라고 한다.

1초 동안 몇 번의 주기가 반복되는지를 나타낸 값이 주파수다.

단위는 헤르츠(Hz)를 사용한다.

예를 들어

60Hz = 1초 동안 60주기

라는 뜻이다.

한 주기에 걸리는 시간 T는

T = 1 / f

로 나타낼 수 있다.

60Hz에서는

T = 1 / 60 ≈ 0.0167초

이므로 약 16.7ms마다 한 주기가 반복된다.

50Hz에서는

T = 1 / 50 = 0.02초

이므로 한 주기가 20ms다.

발전기의 회전과 주파수는 왜 연결될까?

동기발전기의 회전자에는 N극과 S극이 존재한다.

회전자가 움직이면 고정자 권선 앞을 N극과 S극이 차례대로 지나간다.

N극이 접근할 때와 S극이 접근할 때 고정자 권선과 쇄교하는 자속의 방향은 서로 반대다.

따라서 회전자가 회전하면서 자속쇄교가 반복적으로 변화하면 고정자 권선에 발생하는 유도전압 역시 일정한 주기로 반복된다.

결국 발전기의 전기적인 주기는 회전자 자극이 고정자 권선 앞을 얼마나 자주 지나가는가에 의해 결정된다.

그래서 회전속도가 빨라지거나 극수가 많아지면 같은 시간 동안 더 많은 전기적인 주기가 만들어질 수 있다.

2극 발전기부터 생각해보자

가장 단순하게 N극 하나와 S극 하나를 가진 2극 발전기를 생각해보자.

회전자가 한 바퀴 회전하면 고정자 권선 앞을 N극과 S극이 한 번씩 지나간다.

이 과정에서 고정자 권선에 유도되는 전압은 한 번의 양의 반주기와 한 번의 음의 반주기를 거쳐 다시 원래 상태로 돌아온다.

즉 2극 발전기에서는

기계적인 1회전 = 전기적인 1주기

가 된다.

1초 동안 회전자가 60회 회전하면 전압도 1초 동안 60주기를 만든다.

60회전/초를 rpm으로 바꾸면

60 × 60 = 3600rpm

이다.

그래서 60Hz의 2극 동기발전기는

3600rpm

으로 회전해야 한다.

4극 발전기에서는 어떻게 달라질까?

이번에는 N극과 S극이 각각 두 개씩 있는 4극 발전기를 생각해보자.

회전자에는

N → S → N → S

의 네 개 자극이 배치된다.

회전자가 한 바퀴 회전하면 고정자 권선 앞에서는 N극과 S극의 조합이 두 번 반복된다.

따라서 전기적인 주기도 두 번 발생한다.

즉 4극 발전기에서는

기계적인 1회전 = 전기적인 2주기

가 된다.

그러므로 60Hz를 만들기 위해 회전자가 1초에 60번 회전할 필요가 없다.

1회전에서 이미 2주기가 만들어지므로 1초에 30회만 회전하면 된다.

30회전/초를 rpm으로 바꾸면

30 × 60 = 1800rpm

이다.

따라서 60Hz의 4극 동기발전기 회전속도는

1800rpm

이다.

극쌍수로 보면 더 쉽게 이해할 수 있다

전기기기에서는 극수 P뿐 아니라 극쌍수 p를 사용하기도 한다.

극쌍수는

p = P / 2

이다.

2극 기계는 극쌍수가 1이고,

4극 기계는 극쌍수가 2이며,

6극 기계는 극쌍수가 3이다.

회전자 한 바퀴 동안 만들어지는 전기적인 주기의 수는 극쌍수와 같다.

따라서 주파수를 다음과 같이 생각할 수도 있다.

f = p × N / 60

여기서 N은 rpm이다.

이를 P로 바꾸면

f = PN / 120

이 된다.

우리가 익숙하게 사용하는 발전기 주파수 공식이 여기서 나온다.

기계각과 전기각은 같은 것이 아니다

발전기를 공부할 때 자주 헷갈리는 개념이 기계각과 전기각이다.

회전자가 실제로 물리적으로 회전한 각도를 기계각이라고 한다.

반면 자극의 반복을 기준으로 전기적인 한 주기를 나타내는 각도가 전기각이다.

둘의 관계는

θe = pθm

으로 나타낼 수 있다.

여기서

θe는 전기각,

θm은 기계각,

p는 극쌍수다.

2극 기계에서는 p=1이므로

기계각 360° = 전기각 360°

이다.

하지만 4극에서는 p=2이므로

기계각 360° = 전기각 720°

가 된다.

즉 회전자가 한 바퀴 도는 동안 전기적인 주기가 두 번 반복된다.

6극에서는

기계각 360° = 전기각 1080°

가 된다.

전기적으로는 세 주기가 발생한다.

60Hz 발전기의 극수와 속도를 비교해보자

동기속도 공식

Ns = 120f / P

에 60Hz를 대입하면 여러 극수에서 필요한 속도를 계산할 수 있다.

2극:

Ns = 120 × 60 / 2 = 3600rpm

4극:

Ns = 120 × 60 / 4 = 1800rpm

6극:

Ns = 120 × 60 / 6 = 1200rpm

8극:

Ns = 120 × 60 / 8 = 900rpm

10극:

Ns = 120 × 60 / 10 = 720rpm

12극:

Ns = 120 × 60 / 12 = 600rpm

같은 60Hz라도 극수가 많아질수록 필요한 회전속도가 낮아지는 것을 알 수 있다.

극수가 많으면 왜 속도가 느려져도 될까?

극수가 많아지면 회전자 한 바퀴 동안 고정자 권선 앞을 지나가는 N극과 S극의 수가 많아진다.

따라서 회전자가 느리게 움직여도 같은 시간 동안 충분한 수의 자속변화를 만들 수 있다.

예를 들어 2극 발전기는 한 바퀴에 전기적 1주기만 만든다.

반면 12극 발전기는 한 바퀴에

12 / 2 = 6주기

를 만든다.

따라서 같은 60Hz를 얻으려면 2극 발전기보다 훨씬 천천히 회전해도 된다.

수력발전기는 왜 극수가 많은 경우가 많을까?

수력발전기의 원동기는 수차다.

수차는 증기터빈과 비교하면 상대적으로 낮은 회전속도로 운전되는 경우가 많다.

그런데 발전기는 50Hz 또는 60Hz와 같은 일정한 주파수의 전기를 만들어야 한다.

회전속도가 낮다면 공식

f = PN / 120

에서 주파수를 유지하기 위해 P, 즉 극수를 늘려야 한다.

그래서 저속 수차와 연결되는 동기발전기에서는 많은 극수를 가진 돌극형 회전자가 적합하다.

회전자의 직경은 크고 축방향 길이는 상대적으로 짧은 형태가 많이 사용된다.

터빈발전기는 왜 극수가 적을까?

화력발전소나 원자력발전소에서 사용하는 증기터빈은 매우 빠른 속도로 회전할 수 있다.

60Hz 계통에서 2극 발전기를 사용한다면 필요한 회전속도는 3600rpm이다.

4극이라면 1800rpm이다.

고속 터빈과 직접 연결하기에는 이런 소수극 발전기가 적합하다.

고속에서 돌극형 회전자를 사용하면 돌출된 자극에 큰 원심력이 작용할 수 있다.

따라서 터빈발전기에서는 일반적으로 기계적으로 강한 원통형 회전자가 사용된다.

즉 발전기의 극수와 회전자 구조는 원동기의 회전속도와 밀접하게 연결되어 있다.

50Hz에서는 회전속도가 어떻게 달라질까?

같은 공식에 50Hz를 대입해보자.

2극:

Ns = 120 × 50 / 2 = 3000rpm

4극:

Ns = 1500rpm

6극:

Ns = 1000rpm

8극:

Ns = 750rpm

그래서 50Hz 국가와 60Hz 국가에서는 같은 극수의 발전기라도 정격회전속도가 달라진다.

이 차이는 발전기의 회전기계 설계뿐 아니라 연결되는 터빈과 원동기의 설계에도 영향을 준다.

발전기를 1750rpm으로 돌리면 60Hz가 나올까?

4극 동기발전기를 1750rpm으로 돌린다고 생각해보자.

주파수 공식에 대입하면

f = 4 × 1750 / 120

이므로

f ≈ 58.3Hz

가 된다.

즉 4극 발전기에서 60Hz를 직접 만들려면 정확히 1800rpm 부근의 동기속도가 필요하다.

여기서 유도전동기와 중요한 차이가 나타난다.

유도전동기의 슬립을 공부할 때는 4극 60Hz 유도전동기의 실제 회전속도가 1800rpm보다 조금 낮은 1750rpm 정도가 될 수 있다는 것을 살펴봤다.

유도전동기는 토크를 만들기 위해 회전자계와 회전자 사이의 속도차가 필요하기 때문이다.

하지만 동기발전기의 주파수는 실제 회전자의 속도와 극수에 직접 연결된다.

유도전동기 속도와 혼동하면 안 된다

60Hz 4극 유도전동기의 동기속도는 1800rpm이다.

하지만 실제 회전자는 부하가 있을 때 그보다 조금 느리게 회전한다.

이 속도차를 슬립이라고 한다.

반면 동기발전기에서 60Hz를 직접 발생시키고 있다면 4극 회전자는 기본적으로 1800rpm으로 회전해야 한다.

즉

유도전동기

회전자계 속도 ≠ 실제 회전자 속도

동기발전기

회전자 속도 = 동기속도

라는 차이가 있다.

이 구분을 하지 않으면 발전기 속도와 주파수 관계를 이해할 때 혼란이 생길 수 있다.

동기전동기에도 같은 속도식이 적용될까?

그렇다.

동기전동기의 구조와 유도전동기와의 차이에서 살펴본 동기전동기 역시 정상운전에서는 고정자 회전자계와 회전자가 같은 속도로 회전한다.

따라서

Ns = 120f / P

라는 식은 동기전동기에도 적용된다.

차이는 에너지 흐름이다.

동기전동기에서는 공급전원의 주파수가 회전자계 속도를 결정하고 회전자가 그 속도로 따라간다.

동기발전기에서는 반대로 원동기가 회전자를 돌리고 그 속도와 극수에 의해 발생주파수가 결정된다.

같은 식을 서로 반대 방향으로 사용하는 셈이다.

발전기의 회전속도를 높이면 주파수도 올라갈까?

독립적으로 운전하는 동기발전기라면 그렇다.

극수는 기계적으로 고정되어 있으므로 운전 중 바꿀 수 없다.

따라서 회전속도 N이 증가하면

f = PN / 120

에 따라 주파수도 증가한다.

예를 들어 4극 발전기를 1800rpm에서 운전하면 60Hz다.

속도가 1830rpm으로 증가하면

f = 4 × 1830 / 120 = 61Hz

가 된다.

반대로 1770rpm이라면

59Hz

가 된다.

그래서 독립운전 발전기에서는 회전속도 제어가 곧 주파수 제어와 직접 연결된다.

발전기 주파수는 AVR이 조절할까?

아니다.

이 부분은 현장에서 특히 중요하다.

AVR은 Automatic Voltage Regulator, 즉 자동전압조정기다.

주로 발전기의 여자전류를 조절하여 전압을 제어한다.

반면 주파수는 회전속도와 연결되어 있으므로 원동기의 속도조속기(Governor)가 중요한 역할을 한다.

단순하게 나누면

AVR → 전압

Governor → 속도·주파수

라고 이해할 수 있다.

물론 실제 계통연계 발전기에서는 전압과 무효전력, 원동기 입력과 유효전력 사이의 관계가 더 복잡하지만 기본적인 역할 구분은 매우 중요하다.

디젤발전기에서 부하가 갑자기 증가하면 주파수는 어떻게 될까?

독립운전 중인 디젤발전기에 큰 부하가 갑자기 연결되었다고 생각해보자.

부하가 증가하면 발전기의 전자기적인 반대토크가 커진다.

그 순간 엔진이 공급하던 토크보다 발전기의 반대토크가 커질 수 있다.

회전체는 관성을 가지고 있기 때문에 회전속도가 순간적으로 떨어진다.

속도가 떨어지면 주파수도 함께 감소한다.

조속기는 속도저하를 감지하고 연료공급량을 증가시켜 엔진토크를 높인다.

그러면 속도가 다시 목표값으로 회복되고 주파수도 정상값에 가까워진다.

즉 부하변동과 주파수는 기계적인 토크균형과 직접적으로 연결되어 있다.

부하가 갑자기 줄어들면 어떻게 될까?

반대로 큰 부하가 갑자기 제거되면 발전기의 전자기적인 반대토크가 감소한다.

그런데 원동기는 순간적으로 기존의 큰 토크를 계속 공급하고 있을 수 있다.

그러면

원동기 토크 > 발전기 반대토크

가 되어 회전자가 순간적으로 가속한다.

속도가 올라가면 주파수 역시 올라갈 수 있다.

이때 조속기가 원동기 입력을 줄여 다시 정상속도로 맞춘다.

따라서 독립발전기에서 주파수를 안정적으로 유지하려면 조속기의 응답특성이 매우 중요하다.

회전관성은 왜 중요할까?

발전기와 터빈의 회전체에는 관성이 있다.

회전체에 저장된 운동에너지는

W = 1/2 Jω²

로 나타낼 수 있다.

여기서

J는 관성모멘트,

ω는 회전각속도다.

부하가 갑자기 증가했을 때 원동기의 출력이 즉시 증가할 수는 없다.

그 짧은 순간에는 회전체에 저장된 운동에너지가 일부 공급되면서 속도저하를 완화한다.

관성이 크면 순간적인 부하변화에 대해 주파수 변화속도가 상대적으로 느려질 수 있다.

이 때문에 전력계통에서도 발전기의 회전관성은 주파수 안정도와 밀접한 관계가 있다.

대형 전력계통에 연결되면 상황이 달라진다

독립발전기에서는 발전기 하나의 회전속도 변화가 출력주파수 변화로 바로 나타난다.

하지만 매우 큰 전력계통에 동기발전기가 연결되면 상황이 다르다.

전력계통에는 수많은 발전기와 부하가 연결되어 있고 전체 계통이 거의 같은 주파수로 운전된다.

동기발전기는 계통과 동기된 상태에서 회전한다.

따라서 60Hz 계통에 연결된 4극 동기발전기는 약 1800rpm의 동기속도로 회전한다.

이 상태에서 원동기 출력을 조금 증가시켰다고 회전속도가 계속 1810rpm, 1820rpm으로 올라가는 것이 아니다.

계통과 동기된 상태에서는 평균적인 회전속도가 계통주파수에 의해 강하게 구속된다.

계통연계 발전기에서 원동기 출력을 올리면 무엇이 변할까?

계통에 연결된 동기발전기의 원동기 토크를 증가시키면 회전자가 계통 회전자계에 대해 앞서려는 경향을 보인다.

그러면서 회전자와 계통 사이의 전력각이 변하고 발전기가 계통으로 공급하는 유효전력이 증가한다.

즉 큰 계통에 연결된 상태에서는 원동기 입력을 증가시킨다고 발전기 주파수가 마음대로 증가하는 것이 아니다.

대신 계통으로 보내는 전력이 증가한다.

이것은 이후 발전기의 병렬운전과 유효전력 조절을 공부할 때 매우 중요한 개념이다.

계통주파수가 변하면 발전기 속도도 변할까?

그렇다.

동기발전기는 계통주파수와 동기되어 있기 때문에 계통주파수가 변하면 동기속도도 변한다.

예를 들어 4극 발전기에서 주파수가 정확히 60Hz라면 1800rpm이다.

계통주파수가 59.9Hz라면 동기속도는

Ns = 120 × 59.9 / 4

이므로 약

1797rpm

이다.

즉 발전기 회전속도 역시 계통주파수에 맞춰 아주 조금 변한다.

극수는 운전 중 바꿀 수 있을까?

일반적인 동기발전기에서는 극수가 회전자 구조에 의해 정해져 있다.

따라서 운전 중 임의로 4극을 6극으로 바꾸는 식의 조절은 하지 않는다.

발전기가 제작될 때 원동기의 정격속도와 계통주파수를 기준으로 극수가 결정된다.

예를 들어 원동기의 정격속도가 600rpm이고 발전주파수가 60Hz라면 필요한 극수는

P = 120f / N

이므로

P = 120 × 60 / 600 = 12극

이다.

이처럼 발전기 설계단계에서 원동기와 발전기의 극수를 함께 결정한다.

왜 극수는 항상 짝수로 보는가?

일반적인 회전기에서는 N극과 S극이 한 쌍을 이룬다.

따라서 극수는

2극,

4극,

6극,

8극

과 같이 짝수로 구성된다.

N극만 하나 추가하거나 S극만 하나 추가하는 식으로 자극을 만들 수 없기 때문이다.

그래서 극쌍수라는 개념도 자연스럽게 등장한다.

전기적인 각속도와 기계적인 각속도

회전자 기계각속도를

ωm

이라고 하고 전기각속도를

ωe

라고 하면 둘 사이에는

ωe = pωm

의 관계가 있다.

또 전기각속도는

ωe = 2πf

다.

따라서

2πf = pωm

이라는 관계가 성립한다.

rpm을 사용한

f = PN / 120

과 같은 내용을 각속도로 표현한 것이다.

고급 전동기 제어나 발전기 해석에서는 rpm보다 이런 전기각속도와 기계각속도 표현을 자주 사용한다.

주파수가 달라지면 무엇이 문제일까?

전력설비는 정격주파수를 기준으로 설계된다.

주파수가 변하면 전동기의 회전속도도 영향을 받는다.

변압기와 전동기의 자속조건에도 영향을 줄 수 있다.

특히 변압기에서는 전압이 일정한 상태에서 주파수가 지나치게 낮아지면

V / f

비가 증가하여 철심의 자속밀도가 상승할 수 있다.

그 결과 자기포화와 여자전류 증가, 발열 문제가 발생할 수 있다.

전동기에서도 주파수는 회전자계 속도와 직결된다.

따라서 발전기의 주파수를 안정적으로 유지하는 것은 발전기 하나만의 문제가 아니라 연결된 전력설비 전체에 중요하다.

주파수가 60Hz보다 조금 다르면 바로 고장일까?

실제 전력계통의 주파수는 모든 순간에 완벽하게 60.000Hz로 고정되는 것은 아니다.

부하와 발전량의 균형에 따라 아주 작은 변화가 나타날 수 있다.

중요한 것은 허용범위 안에서 안정적으로 유지되는 것이다.

독립발전기 역시 부하가 갑자기 변하면 순간적인 주파수 변동이 발생할 수 있다.

따라서 주파수 이상을 판단할 때는

변동폭,

지속시간,

부하변화,

원동기 상태,

조속기의 응답

등을 함께 살펴봐야 한다.

주파수와 전압은 서로 같은 제어대상이 아니다

현장에서 발전기 문제를 볼 때 전압과 주파수를 혼동하면 안 된다.

전압이 낮은데 주파수는 정상일 수 있다.

반대로 전압은 정상인데 주파수가 낮을 수도 있다.

독립발전기를 단순화하면

주파수 이상 → 회전속도와 원동기·Governor 확인

전압 이상 → 여자계통과 AVR 확인

이라는 방향으로 접근할 수 있다.

물론 실제로는 부하상태와 고장조건에 따라 서로 영향을 줄 수 있으므로 최종판단은 전체 운전데이터를 함께 봐야 한다.

인버터를 사용하는 발전기는 어떨까?

지금까지 설명한

f = PN / 120

관계는 동기발전기의 회전속도와 발전기 내부에서 직접 발생하는 전기주파수의 기본관계다.

하지만 현대의 일부 발전시스템은 발전기 출력과 전력계통 사이에 전력변환기를 사용한다.

대표적으로 가변속 풍력발전이나 일부 영구자석 발전시스템을 생각할 수 있다.

이 경우 발전기의 회전속도에 따라 발전기 내부에서 만들어지는 전기주파수가 변하더라도 전력전자 변환장치가 이를 다시 원하는 계통주파수로 변환할 수 있다.

따라서

축 속도 = 최종 계통주파수를 직접 결정

하는 관계가 항상 그대로 유지되는 것은 아니다.

하지만 발전기 자체의 전자기주파수와 회전속도·극수의 관계는 여전히 기본적인 출발점이다.

현장에서 주파수가 낮을 때 무엇을 확인할까?

독립형 동기발전기의 주파수가 정상보다 낮다면 가장 먼저 실제 회전속도를 확인하는 것이 중요하다.

그다음

원동기 출력,

연료 또는 증기·수량 공급상태,

Governor 설정,

과부하 여부,

기계적인 저항 증가,

속도센서 이상

등을 확인할 수 있다.

주파수가 60Hz가 아닌데 AVR부터 조절하는 것은 근본적인 해결이 아닐 가능성이 높다.

주파수는 기본적으로 회전속도의 문제이기 때문이다.

주파수가 흔들린다면 무엇을 생각할까?

주파수가 일정하지 않고 계속 오르내린다면 원동기와 조속기의 제어상태를 살펴볼 필요가 있다.

부하가 반복적으로 변하는지,

Governor가 과도하게 빠르거나 느리게 반응하는지,

속도센서가 불안정한지,

원동기 연료계통이나 밸브제어에 문제가 있는지

등을 검토할 수 있다.

발전기 자체의 전기적인 이상뿐 아니라 기계제어계통까지 함께 보는 것이 중요하다.

동기속도라는 말이 중요한 이유

동기발전기의 회전자 속도를 동기속도라고 부르는 이유는 회전자의 자계와 고정자에서 나타나는 전기적인 회전자계가 같은 속도로 움직이기 때문이다.

정상적인 동기상태에서는 이 둘 사이에 지속적인 속도차가 없다.

그래서 동기발전기에서

극수 + 회전속도 = 발생주파수

라는 직접적인 관계가 성립한다.

유도전동기처럼 정상적인 토크를 위해 지속적인 슬립이 필요한 구조와 다른 점이다.

자주 헷갈리는 부분

첫째, 발전기의 주파수는 전압의 크기로 결정되는 것이 아니다.

회전속도와 극수가 결정한다.

둘째, 같은 60Hz 발전기라도 극수에 따라 정격회전속도가 달라진다.

셋째, 극수가 많아질수록 같은 주파수에 필요한 회전속도는 낮아진다.

넷째, 2극 발전기는 한 바퀴에 전기적인 1주기를 만들지만 4극 발전기는 한 바퀴에 2주기를 만든다.

다섯째, 기계각과 전기각은 다를 수 있으며

θe = pθm

의 관계를 가진다.

여섯째, 4극 60Hz 동기발전기를 1750rpm으로 돌리면 직접 발생하는 주파수는 60Hz가 아니라 약 58.3Hz다.

일곱째, 독립발전기에서는 회전속도를 조절하여 주파수를 제어한다.

여덟째, AVR은 기본적으로 전압을 제어하고 Governor는 회전속도와 주파수 제어에 중요한 역할을 한다.

아홉째, 대형 전력계통에 병렬운전 중인 동기발전기는 자신의 속도를 마음대로 변경할 수 없으며 계통주파수와 동기되어 운전한다.

열째, 인버터나 전력변환기를 거치는 발전시스템에서는 최종 출력주파수가 발전기 축 속도와 직접 일치하지 않을 수도 있다.

마무리

동기발전기의 주파수를 결정하는 가장 기본적인 요소는 회전속도와 극수다.

그 관계는

f = PNs / 120

또는

Ns = 120f / P

로 표현할 수 있다.

2극 발전기는 한 바퀴 회전할 때 전기적인 한 주기를 만든다.

4극 발전기는 한 바퀴에 두 주기,

6극 발전기는 세 주기를 만든다.

따라서 극수가 많아질수록 같은 주파수를 더 낮은 회전속도에서 만들 수 있다.

이 때문에 고속 터빈발전기는 소수극 원통형 회전자를 사용하는 경우가 많고, 저속 수력발전기는 다극 돌극형 회전자를 사용하기 유리하다.

운전관점에서는 전압과 주파수를 구분하는 것도 중요하다.

독립발전기에서

AVR은 주로 전압을 조절하고

Governor는 회전속도와 주파수를 조절한다.

반면 큰 전력계통에 연결된 동기발전기는 계통주파수와 동기되어 회전하기 때문에 원동기 입력을 증가시키면 단순히 속도가 계속 올라가는 것이 아니라 계통으로 공급하는 유효전력이 변하게 된다.

결국 발전기의 주파수를 이해한다는 것은 공식 하나를 외우는 것이 아니다.

회전자의 자극이 고정자 권선 앞을 얼마나 자주 지나가는가를 회전속도와 극수로 표현한 것

이라고 이해하면 된다.

다음 글에서는 발전기의 전압식으로 다시 돌아가, 자속·주파수·권선수가 유기기전력의 크기를 각각 어떻게 결정하는지 더 깊게 살펴본다.