실험8 DC모터의 속도제어(전기자 전압제어)와 전력측정

본문내용

광소자에 의해 전기신호의
형태로 출력 주스케일은 일반적으로 유리가 널리 사용, 유리위에 크롬박막의 증
착에 의한 격자모양 형성 격자는 명선(빛을 통과 시키는 선)과 암선(빛을 통과시
키지 않는 선)의 두께가 같도록 제작. 주스케일에 인접하여 동일한 피치의 격자
팬턴을 갖는 인덱스 스케일이 위치하도록 조립되며, 두 스테일 주의 어느 한쪽에
서 평행광을 조사 한다. 따라서, 두 스케일의 명선들과 암선들이 겹쳐진 상태에서
통과하는 광량이 최대가 되며, 이 상태에서 주스케일이 0.5피치만큼 이동하였을
때 광량 은 최소가 된다. 이 광량의 변화가 인덱스 스케일의 뒤쪽에 위치하는 수
광소자에 의한 전기신호로 변환 된다.
※단점 : 기름, 먼지 등에 취약함.
- 브러시식 Encoder
입력측에 직결한 회전 디스크와 디스크상을 슬라이드 하는 브러시 구성 됨. 디스
크도통 부분과 비도통 부분으로 구성됨.
※ 단 점 : 고분해능이나 고정밀도를 얻을 수 없음. 응답특성, 신뢰성, 수명 등에 많은 문제점이 있음.
- 자기식 Encoder
미리 자성체가 도포된 자기드럼에 일정한 피치로 N극과 S극으로 자화, 자기드럼과 대향시킨 자기센서에 의하여 검출 자기센서는 자계의 강도에 의해서 저항이 변화하는 강자성 자기저항소자가 널리 사용 트로이달 코어라고 하는 링(헤독 해드)이 배치되어 있음. 링에 여자 및 출력 권선이 설치됨. 헤독 해드가 디스크의 자계로 포화 : 논리 “0” 출력 해드가 자극 사이의 중앙에 위치 : 논리 “1” 출력 내환경성, 내진동, 내충격, 고속성으로 인하여, AC/DC 로터리 모터용의 검출기로 널리 사용.
4. 실험
1) DC 모터를 가변전압원에 연결시킨다.
2) 엔코더 신호를 펄스미터에 연결시킨다.
3) 전압을 표8-1과 같이 가변시키면서 전압과 그때의 속도를 계측한다.
4) 전압지령 변화에 따른 속도 그래프를 그려본다.
표 8-1
1
2
3
4
5
전압(V)
10
15
20
25
30
DC
POWER SUPPLY
계기 전압
전류(A)
0.3
0.326
0.352
0.377
0.402
DC
POWER
SUPPLY
계기 전류
전압(V)
12.2
15.08
20.12
25.82
31.32
멀티미터 전압 측정
전류(A)
0.32
0.33
0.37
0.39
0.43
클램프미터 전류 측정
---------→ 회전속도증가
1) REGULATED DC POWER SUPPRY 사양
===▷ 30V ,10A 지원
2) DC 모터 사양
===▷ 75V , 200W
3000RPM 지원
5. 고찰
이번 실험의 주제는 전압을 이용한 DC모터의 제어이다. 지난 번 실험에서 교류전원을 이용하여 3상 교류 전동기의 속도를 제어 하는 것을 해본 경험이 있는데 이번에는 전압을 이용하여 DC모터의 속도를 제어하는 것이다. 교류전원에서는 주파수가 존재하기 때문에 이 주파수를 이용하여 전동기의 속도를 제어 하였는데, 이번에 하는 직류전원에서는 주파수가 존재 하지 않아서 DC모터를 제어 할 때는 전압을 이용한다.
이번 실험에서 사용하는 장치는 DC POWER SUPPLY이다. 사용에 큰 어려움은 없으며 버튼을 이용하여 간단하게 전압을 조절할 수 있다. DC POWER SUPPLY에서는 전압과 전류의 값이 화면에 바로 나타나게 되어 있다. 실험값에는 이 때 화면에 표시되는 값을 멀티미터와 클램프미터를 이용해서 측정하였을 때의 값과 비교한 다음 그 값을 기록하였다.
여기서 멀티미터는 DC POWER SUPPLY와 DC전동기를 연결하는 부분에서 전압을 측정하는 기기이다. 측정할 값을 전압으로 설정한 다음 각각의 +와 -단자를 맞춘 후 표시된 값을 읽으면 된다. 그런데 전압측정과 달리 멀티미터를 이용하여 전류를 측정할 경우에는 단자를 직렬로 연결을 해야 하는데 이렇게 할 경우 실험이 너무 번거롭고 어렵기 때문에 클램프미터를 이용하기로 했다. 클램프미터는 전 실험에서 한번 사용해 본적이 있어서 쉽게 사용 방법을 알 수 있었다. 전류가 흐를 때 주변에 발생하는 자기장을 이용하여 전류 값을 측정하는 기기로서 오차가 많은 단점을 가지고 있지만 측정에 있어 시간을 단축시키는 큰 장점이 있다.
이렇게 하여 값을 기록 해본 결과 DC POWER SUPPLY 화면에 표시된 값과 멀티미터&클램프미터를 이용해서 측정한 값과는 정확히 일치하지는 않았다. 하지만 오차가 얼마 나지 않는 범위 내에서의 값을 얻을 수 있었다.
장치에 대해 알아보고 나서 바로 실험에 들어갔다. 이번 실험의 주목적은 간단히 말해 전압에 따른 DC모터의 속도를 확인하는 것이다. 원래 실험계획표에는 전압을 30~70V로 10V씩 올려 가며 모터의 속도 변화를 확인하는 것으로 나와 있었는데. 이번 실험장치인 DC POWER SUPPLY의 경우 최대 전압이 30V로 제한되어 있었기 때문에 10~30V까지 5V간격으로 전압의 크기를 바꿔가며 속도의 변화를 확인하였다.
DC모터의 속도는 엔코더를 이용하여 확인해야 했지만 실험 장치가 설치되어 있지 않아서 소리와 눈으로 회전 속도를 확인해야만 했다. 그러나 측정결과 전압의 값이 커질 때마다 DC모터의 회전 속도가 증가 하는 것을 쉽게 확인 할 수 있었다.
6. 실험후기
이 실험은 DC모터의 속도제어이다. 모터의 속도제어는 전압의 크기로 제어하는 것이다. 전압은 DC Power Supply로 조절하는데 저번 실험인 유도전동기속도제어를 하는 인터터와 같은 원리이므로 DC Power Supply의 조작은 간단히 할 수 있었다. DC Power Supply의 표시된 전압의 값이 는 멀티미터를 사용하였고, 전류가 정확한지는 클램프미터를 사용하였다. 이 장치들은 예전 실험에 사용하였던 것들이어서 손에 익어 수월하게 측정하였다.
전압을 조절해가며 모터의 속도가 제어되는지는 소리와 눈으로만 알 수 있었다. 저번 실험인 유도전동기제어 때에도 느꼈지만 이 실험에서의 아쉬운 점도 바로 모터의 속도가 제어되는지를 우리의 감으로만 알 수 있었지, 정확히 전압이 얼마일 때 속도가 얼마다는 정확한 수치값은 측정할 수 없었던 것이다. 실험의 주제였던 속도제어가 되는지를 감으로만 알 수 있는 점이 안타까움으로 남는 실험이었다.

키워드

실험8 DC모터의 속도제어(전기자 전압제어)와 전력측,   기계,   냉동,   공조,   공학