#466 전기자 권선법에서 집중권

동기기 집중권 권선

전기자 권선은 발전기나 전동기의 고정자에 감겨 있는 코일을 의미하며, 동기기에서는 그 권선 방법에 따라 집중권(Concentrated Winding)과 분포권(Distributed Winding)으로 나뉩니다. 본 문서에서는 집중권의 구조, 수식적 특징 및 장단점을 설명합니다.

1. 집중권(Concentrated Winding)의 개념

집중권은 하나의 슬롯이나 인접 슬롯에 코일의 전 턴(turn)이 집중적으로 배치된 방식입니다. 각 상의 코일이 공간적으로 좁은 범위에 집중되어 있어 구조가 단순합니다.

구성 예시

• 한 상의 권선이 2개 또는 3개 슬롯에만 집중됨
• 회전자 자속과 직접 마주하는 위치에 권선 배치

2. 집중권의 기전력 유도 특성

집중권에서는 유기 기전력의 크기는 다음과 같이 표현됩니다.

\[ E = 4.44 \cdot f \cdot N \cdot \Phi \cdot k_w \]

• \(f\): 전기 주파수 (Hz)
• \(N\): 상당 권선수
• \(\Phi\): 극당 자속 (Wb)
• \(k_w\): 권선계수 = 전파계수 \(k_p\) × 분포계수 \(k_d\)

집중권은 분포계수 \(k_d\)가 1보다 작기 때문에 기전력 파형의 고조파가 증가하는 경향이 있습니다. 하지만 구조 단순성과 제조 용이성에서 이점이 있습니다.

3. 집중권의 특징 및 비교

항목	집중권	분포권
구조	단순	복잡
제조 용이성	높음	낮음
기전력 파형	왜곡 있음 (고조파 큼)	정현파에 가까움
효율	다소 낮음	높음
적용 예	소형기기, BLDC, 스텝모터	대형 발전기, 정밀 제어

4. 결론

집중권은 구조가 단순하고 제작이 쉬워 소형기기나 저비용 시스템에서 널리 사용됩니다. 다만 전기적 특성에서는 분포권에 비해 고조파 성분이 많고, 파형이 정현파에서 벗어나 효율이 낮아질 수 있습니다. 따라서 용도와 기기의 목적에 따라 집중권과 분포권을 적절히 선택해야 합니다.