직류발전기의 특성곡선

가로축이 계자전류인 곡선은 둘이다. 무부하 포화 곡선은 부하를 연결하지 않고 계자전류를 바꿀 때의 전압 변화를 그린 곡선이며, 철심이 포화되어 위쪽이 휘어진다. 이처럼 부하 없이 그리는 곡선은 문항에 따라 「무부하 포화 곡선」(세로축은 무부하 단자전압) 또는 「무부하 특성곡선」(세로축은 유기기전력·유도기전력)이라는 이름으로 나온다. 부하 특성곡선은 부하전류를 일정하게 둔 채 계자전류와 단자전압의 관계를 그린다.

가로축이 부하전류인 곡선도 둘이다. 세로축이 단자전압이면 외부 특성곡선, 발전기 안쪽에서 만들어지는 유기기전력이면 내부 특성곡선이다. 이름의 「외부」는 밖으로 나가는 전류, 곧 부하전류를 기준으로 한다는 뜻이다. 내부 특성곡선의 세로축을 문항에 따라 유기기전력 또는 유도기전력이라 적는데, 발전기 안에서 만들어지는 같은 전압을 가리킨다.

타여자 발전기는 별도 전원이 계자를 여자하므로 계자전류가 단자전압과 무관하다. 분권 발전기는 계자권선이 전기자와 병렬이고 자기가 만든 전압으로 여자한다. 그래서 부하가 늘어 단자전압이 내려가면 계자전류도 줄어 자속이 약해지고 전압이 한 번 더 내려간다. 결국 부하에 의한 전압 변동이 타여자보다 크고 외부 특성곡선도 타여자보다 아래쪽에 놓인다. 자기여자로 전압을 올리려면 분권 권선의 접속 방법을 잔류 자기와 같은 방향의 자속이 생기게 해야 한다. 다만 다른 문항에서는 분권 발전기도 타여자 발전기와 같이 전압변동률이 작은 편이라고 설명한다.

복권 발전기는 분권 계자권선과 직권 계자권선을 함께 쓴다. 두 계자가 서로 돕도록 연결하면 가동복권으로, 부하가 변해도 단자전압을 거의 일정하게 유지한다. 서로 상쇄하도록 연결하면 차동복권으로, 부하가 늘수록 전압이 크게 떨어진다.

일반 발전기는 부하를 걸어도 전압이 거의 변하지 않도록 만들어 전압변동률이 작다. 용접은 전극과 금속 사이에 아크(전기 불꽃)를 일으켜 금속을 녹이는 작업이므로, 용접용 직류발전기는 전류가 늘수록 단자전압이 급히 낮아지는 수하특성이 가장 중요하다. 그래야 아크가 안정하게 유지되고, 전극이 금속에 붙어 단락될 때에도 전류가 지나치게 커지지 않는다.