3상 동기전동기 실험

소개글

3상 동기전동기 실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 목적
2. 관련이론
(1) 동기전동기의 기동법
(2) 전력각, 발생토크
(3) 역기전력 및 전기자반작용 전압
(4) 동기전동기 전기자의 등가회로 모델과 페이서도
(5) 동기전동기의 출력식과 토크식
(6) 축부하 변화가 전기자전류, 전력각, 역률에 미치는 영향
(7) 계자여자의 변화가 동기전동기 성능에 미치는 영향
(8) V곡선
(9) 동기전동기의 손실과 효율
3. 실험부품 및 장비
4. 실험
5. 결론 및 고찰

본문내용

부하토크에 따라 계자전류를 변화시키면서 전기자 전류를 측정하여 V곡선을 그리고 그 의미를 숙지한다.
실험방법
(1) 실험과정에서 동력부하를 영으로 하고 계자전류를 다시 0.10A로 조정한다. 이때 전기자 전류를 측정하여 표2-3에 기입한다. 계자전류를 0.2A씩 증가시키면서 전기자 전류를 측정하여 표 2-4~2-7에 기입한다. 동력부하를 0.5 N·m 씩 증가시키면서 위의 과정을 되풀이 한다. 매 실험 때마다 전기자전류가 최소가 되는 계자전류와 이때의 전기자 전류를 측정하여 표의 마지막 행에 기입한다. 또한 이 과정에서 전기자전류가 1A를 넘으면 실험을 중단한다.
실험 TIP
계자전류 정격이 0.3A, 전기자전류의 정격이 Δ결선에서 1.37A인데 우리는 정격전압에서 실험을 하고 계자전류를 0.32A까지 증가시킨다. 모든 값이 정격을 넘으면 전동기에 열이 발생하여 고장 날 위험이 있다. 따라서 그것을 고려하여 전기자전류가 1A를 넘으면 실험을 중단시킨다.
실험결과 및 분석
계자전류
[A]
0.10
0.11
0.12
0.13
0.14
0.15
0.16
0.17
0.18
0.20
전기자전류
[A]
0.33
0.32
0.31
0.3
0.3
0.29
0.29
0.3
0.3
0.33
계자전류
[A]
0.10
0.12
0.14
0.16
0.18
0.20
0.22
0.24
0.26
0.28
전기자전류
[A]
0.39
0.37
0.35
0.34
0.35
0.37
0.4
0.43
0.47
0.52
계자전류
[A]
0.14
0.16
0.18
0.20
0.22
0.24
0.26
0.28
0.30
0.32
전기자전류
[A]
0.49
0.48
0.47
0.48
0.49
0.51
0.54
0.58
0.62
0.67
계자전류
[A]
0.18
0.20
022
0.23
0.24
0.25
0.26
0.27
0.28
0.30
전기자전류
[A]
0.68
0.64
0.62
0.62
0.62
0.63
0.64
0.65
0.66
0.69
실험과정 유의점
* 토크를 바꿀 시 계자전류를 낮춘 후 토크를 바꾼다.
* 종료시
전기자 끈다 -> 운전, 기동 스위치를 기동으로 한다 -> 슬라이닥스를 낮춘다.
* 측정시 계측기가 나타내는 값의 부호는 상관하지 않아도 된다.
유의점을 살펴가며 실험을 했다. 빨간 부분은 측정 시 전기자전류가 최소가 나타나는 부분을 표시한 것이다. 이 지점에서 단위 역률을 가지게 된다. 최소값이 나타나는 부분이 겹치는 경우도 발생하였다. 변화의 범위가 작기 때문이라고 생각된다. 이 결과를 이용하여 특정 부하에서의 계자전류 대 전기자 전류를 측정하여 V곡선을 그려보았다.
[ 예상 V곡선 (계자전압 대 전기자전류) ]
[ 실제 V곡선 (계자전류 대 전기자전류) ]
실험 전 예상된 V곡선은 계자전압 대 전기자전류를 그린 것인데 계자전압과 계자전류는 자기포화를 고려했을 때 정비례하지는 않지만 어느 정도 관련이 있기 때문에 계자전류 대 전기자전류는 계자전압 대 전기자전류의 그래프와 비슷한 형태를 띤다. 따라서 실험 결과를 토대로 그린 계자전류 대 전기자전류의 V곡선은 예상 V곡선과 비슷함을 볼 수 있다. 차이가 나는 이유는 예상 V곡선은 전기자저항 Ra를 무시한 상태에서 그린 그래프이고 실제 V곡선은 모든 것을 고려한 실제 전동기의 그래프이기 때문이다.
아래쪽부터 위쪽으로 나타나는 곡선은 부하토크가 증가 될 때마다의 그래프다. 예상과 비슷한 양상을 보임을 알 수 있었다. 단위역률은 전기자 전류가 가장 낮은 구간으로 연결할 수 있다. 단위역률을 유지하면서 축부하를 증가시키려면 계자의 여자를 증가시켜야 하는 것을 볼 수 있다. V곡선 왼쪽 끝부분의 궤적은 안정도한계(δ=-90°)를 나타낸다. 어떤 특정 부하상태에서 안정도한계 아래로 여자를 줄인다면 회전자가 동기속도를 이탈하게 된다. 그림에서 각 부하에서 전기자전류가 떨어지는 부분은 지상역률을 나타내고 최소치는 단위역률을 나타낸다. 그리고 증가하는 부분은 진상 역률을 나타낸다.
5. 결론 및 고찰
3상 동기전동기에 관련한 실험이었다. 처음 실험은 정상상태의 특성을 측정하는 실험으로 우선 명판을 읽어 그 정격 값 들을 기록했다. 이때 명판의 값이랑 교수님이 실제로 가르쳐주신 값 사이에 차이가 있어서 실제로 가르쳐주신 값을 사용했다. 기동결선도를 사용하는데 있어서 동기속도 1800rpm이 되는 시점에서 운전으로 바꿔 줘야 됨에 유의 했다.
정상상태의 특성을 보기위해 전기자전압, 전기자 전류, 전기적 입력, 속도, 토크, 기계적 출력을 측정해서 효율과 역률을 계산했다. 전기자 전압은 237V로 일정한 값을 나타내었다. 이 상태로 토크를 증가시켜보니 전기자전류와 역률 모두 증가 됨을 확인했다. 이를 통해서 우리가 기존에 예상했던 식의 성립을 증명 할 수 있었다. 단, 저 식은 전기자저항을 무시하고 탈출 토크 전까지임을 인지해야 한다. 다른 조의 경우 토크가 2.5Nm에서는 실험이 제대로 되지 않았다는데 실험결과가 정상적으로 나왔다. 이것은 기계의 차이 때문일 것이라고 결론을 지었다. 효율의 경우는 계속적으로 증가되다가 특정시점에 머무르는 모습을 띄었다. V곡선 측정을 하는데 실험구간별 종료시마다 주의점이 있었다. 순서는 우선 전기자를 끄고 운전, 기동 스위치를 기동으로 바꿔야 했다. 마지막으로 슬라이닥스를 낮추는 순서에 유의해야했다. 측정 시 나타나는 값의 부호는 상관하지 않아도 되었다. 최소점이 되는 순간도 기록했다.
실제 V곡선을 그려보니 예상했던 V곡선과 비슷한 양상을 보이는 곡선을 얻을 수 있었다. 단위역률은 전기자 전류가 가장 낮은 구간으로 연결할 수 있다. 단위역률을 유지하면서 축부하를 증가시키려면 계자의 여자를 증가시켜야 하는 것을 볼 수 있다. V곡선 왼쪽 끝부분의 궤적은 안정도한계(δ=-90°)를 나타낸다. 어떤 특정 부하상태에서 안정도한계 아래로 여자를 줄인다면 회전자가 동기속도를 이탈하게 된다. 그림에서 각 부하에서 전기자전류가 떨어지는 부분은 지상역률을 나타내고 최소치는 단위역률을 나타낸다. 그리고 증가하는 부분은 진상 역률을 나타낸다.
3상동기전동기의 특성에 대해 실험적으로 이해할 수 있었던 유익한 시간이었다고 생각된다.

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전자,   전기,   전자공학,   전기공학,   전자실험,   전기실험,   설계,   설계실험