직류 분권 전동기의 속도제어

목차

1. 직류전동기의 원리
2. 전동기특성
(1) 분권전동기특성
(2) 직권전동기의 특성
(3) 복권전동기의 특성
3.직류전동기의 용도
(1)분권전동기의 용도
(2) 직권전동기의 용도
(3) 복권전동기의 용도

본문내용

~k_3 {V-R_a I_a} over I_a ~[rps]
이 식에서
rm R_a I_a
는 V 에 비해 극히 적으므로 이를 무시하면
rm n·I_a ~=~k_3 V
즉,
rm n·I_a
가 일정하므로 이 경우의 속도 특성은 그림(4)와 같이 종횡양축을 점근선으로 하는 쌍곡선이 된다. 부하가 증가하면 여자 암페어턴도 증가해서 자기회로가 포화하게 된다. 따라서 φ 가 일정하게 되어 속도는
rm n~=~k_4 (V-R_a I_a )~[rps]
가 되어, 그림에 파선으로 표시한 것과 같이 직선이 된다. 즉, 직권전동기의 속도 특성은 부하가 증가하면 속도가 떨어지고, 부하가 감소하면 그에 따라 속도가 증가하게 된다. 만일 이 때 무부하상태에 가까워가면 속도가 대단히 커져서 자기의 원심력에 의하여 파괴하게 된다. 이와 같은 위험한 속도를 무구속속도(run away speed)라고 한다. 따라서 직권 전동기의 경우는 항상 이와 같은 불안전한 속도에 도달되지 않을 정도의 기계적 부하를 지고 있게 해야 한다. 그러므로 부하와는 직결시켜야지 빠지거나 끊어지기 쉬운 벨트(belt)로 연결시켜서는 안된다.
이 경우에도 단자전압만을 반대로 해서는 그 회전방향을 바꿀 수 없으며, 전기자권선과 직권계자권선의 접속을 바꾸어서 직권계자권선전류가 반대로 흐르도록 해야 한다.
b) 회전력 특성
전기자전류
rm I_a
가 적은 어느 한계 내에서는 자속 φ는
rm I_a
에 비례하니까 회전력은
rm I_a^2
에 비례하게 된다. 즉,
rm T~=~k_5 I_a^2
여기서
rm k_5
는 정수
따라서 회전력 특성은 그림 4의 실선으로 표시한 것과 같은 포물선이 된다. 그러나,
rm I_a
가 커짐에 따라 φ는 자기회로가 포화되므로 증가하지 못하고 거의 일정치가 되어 회전력은
rm T~=~k_6 I_a
rm k_6
는 정수
가 되어 그림 4의 파선 부분과 같이
rm I_a
에 비례하는 직선 특성이 된다.
이상과 같은 회전력특성으로 보아 알 수 있는 바와 같이 기동시에는 기동전류를 적게 흘리더라도 전류의 자승에 비례하는 회전력이 발생하게 되어 분권전동기보다 훨씬 유리하다. 이것이 직권전동기 특징의 하나이고, 또 하나는 직권전동기는 부하가 증가함에 따라 계자전류가 증가하는 것이니까 속도는 떨어지게 된다. 따라서, 그림(5)와 같이 중부하시라도 분권전동기와 같이 전원으로부터의 전력의 유입은 크게 변화하지 않으므로 전원에 미치는 영향이 대단히 적다.
(3) 복권전동기의 특성
a) 화동복권전동기의 속도특성 및 회전력특성
그림(6) 또는(7)에 표시한 바와 같이 분권전동기와 직권전동기와의 중간 특성이 되며, 직권계자권선과 분권계자권선의 기자력의 비율에 따라 분권식에 가까운 특성, 또는 직권식에 가까운 특성이 된다. 화동복권전동기에는 분권계자권선이 있기 떠문에 부하를 걸고 있지 않더라도 계자자속의 일부는 존재하고 있게 되어 직권전동기와 같이 무구속속도에 도달하지는 않는다. 또, 직권계자권선도 있어서 기동회전력도 상당히 크며, 전원에 대한 영향도 그리 크지 않다.
b) 차동 복권전동기
직권계자기자력은 분권기자력을 상쇄하게 결선이 되어 있으므로 부하전류가 증가함에 따라 계자자속은 감소되어 내부저항강하에 의한 속도강하를 보상해 준다. 그래서 그림 6과 같은 정속도 특성이 된다. 그러나 과부하시에는 속도가 상승할 염려가 있으며, 기동시에는 분권계자권선에는 그의 인덕턴스 때문에 전류의 증가가 늦어지고 오히려 차동적으로 작용하는 직권계자권선에는 곧 많은 전류가 흐름으로 인해서 기동회전력이 극히 적을 뿐만 아니라 때로는 역전할 염려가 있다.
3.직류전동기의 용도
(1)분권전동기의 용도
부하에의한 속도의 변화가 작고, 또 계자조정기에 의하여 쉽게 광범위로 그 속도를 제어할 수 있기 때문에 정속도 및 가감속도전동기로서 널리 사용되고있다. 또, 여자전원을 별도로 할 경우에는 전기자전압을 변화시킴으로써 정부 양방향으로 광범위하게 속도제어를 할 수 있어 철압연, 제지, 권선기 등에 사용된다.
(2) 직권전동기의 용도
직권전동기는 기동회전력이 크고 부하에 따라 자동적으로 속도가 증감될 뿐 아니라, 유입전력이 제한되기 때문에 전차, 전철, 공작기계 등에 사용된다.
(3) 복권전동기의 용도
화동복권전동기는 그 특성이 직권전동기와 비슷하면서도 무구속속도에 도달할 염려가 없기 때문에 권상기, 공작기계, 압연보조용 등의 전동기로 사용된다.
차동복권전동기는 기동회전력이 적고 운전도 불안전하기 때문에 별로 사용되지 않는다.

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전동기의 속도제어