풍력발전기의 기어형과 기어리스형 장단점 비교

1. 풍력발전기의 증속장치 필요성

(1) 증속 원리

• 풍력발전기의 회전자는 낮은 끝 속도로 회전하므로 높은 출력전력을 얻기 위해 발전기에는 높은 회전속도가 필요
• 일반 유도발전기의 정격속도는 1800rpm이므로 회전자와 발전기 사이에 증속장치 필요

2. 증속장치의 종류

(1) Geared Type

구성

회전자 → 증속장치 → 유도발전기(정전압/정주파수) → 전력계통

장점

1) 저회전 제작비용이 낮고, 오랜 경험으로 기술 축적
2) 장기간 축적된 노하우와 부품 수급 용이
3) 계통 연계가 간편하고 기존 기술과 호환
4) 유지보수가 용이
5) 다양한 조건에서도 설계·제작 가능

단점

1) 증속기어 마모 및 유지 관리 필요
2) 기계적 손실 증가
3) 소음 및 고장 원인
4) 기어 수명(20년)이 시스템 수명보다 짧아 비용 증가

(2) Gearless Type

구성

회전자 → 동기발전기(VVVF) → 인버터 → 전력계통

장점

1) 기어 제거로 기계 부품 수 감소
2) 기계적 소음 감소
3) 출력 제어 유연성
4) 구조 단순화로 유지보수 간편

단점

1) 대형 발전기에 필요한 고용량 발전기는 제작비용이 높음
2) 냉각 및 방진 등 외부 환경에 취약
3) 구조상 무게 부담이 크고 타워 지지 설계 강화 필요
4) 인버터 제어 계통이 복잡하여 고장 우려

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