개념 한 쪽
전기공사기사 직류전동기의 속도제어 — 계자제어와 전압제어, 워드레오나드
속도제어 세트는 직류전동기의 속도 제어법이 아닌 것을 가리는 문제, 사이리스터로 속도 제어를 할 수 있는 방식, 정출력 가변속도에 적합한 제어법, 워드레오나드 방식의 원리, 계자자속을 바꾸어 회전수를 1/2로 만드는 방법을 묻는다. 기동 저항을 구하는 계산도 묻는다.
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뜻
직류전동기의 속도는 계자의 자속, 전기자에 가하는 전압, 회로에 넣는 저항으로 조절한다. 전력 제어라는 표현은 속도 제어의 표준 방식이 아니고, 주파수를 바꾸는 것은 교류전동기에서 쓰는 방법이다.
정출력 가변속도에는 계자제어가 적합하다. 자속을 줄이면 더 높은 속도에서 적은 토크로 같은 출력을 낼 수 있다. 직권전동기에서 분류 저항기를 직권권선에 병렬로 접속해 여자전류를 가감하는 방법도 계자제어다.
회전수는 전압을 자속으로 나눈 값에 비례한다. 회전수를 1/2로 하려면 계자자속을 두 배로 키운다. 반대로 자속을 줄이면 같은 전압에서 더 빠르게 돈다.
전압을 바꾸는 제어도 있다. 워드레오나드 방식은 발전기로 전동기의 전압을 조절해 속도를 바꾸는 방법이다. 전동기에 걸리는 전압을 바꾸어 회전속도를 제어한다.
반도체 사이리스터를 쓰는 제어도 있다. 초퍼와 인버터는 사이리스터를 이용해 속도 제어를 할 수 있다. 기동할 때는 계자저항을 줄여 계자전류와 자속을 크게 하고, 직권전동기에서 공급전압을 낮추면 같은 전류에서 유기기전력이 줄어 회전속도도 낮아진다.
직류 분권전동기의 기동 저항은 기동 전류를 정해진 배수로 제한하도록 정한다. 전압 300V, 전부하 전기자 전류 50A, 전기자 저항 0.2Ω이고 기동 전류를 전부하의 120%인 60A로 제한하려면, 전체 저항은 300÷60 = 5Ω이므로 기동 저항은 5−0.2 = 4.8Ω이다.
예제
출제 패턴은 세 가지다. ① 제어법 구분 — 계자제어·전기자전압제어·저항제어가 속도제어이고, 전력 제어나 주파수 변경은 아니다. ② 정출력 가변속도 — 자속을 줄이는 계자제어가 적합하다. ③ 전압·자속 관계 — 회전수를 1/2로 하려면 자속을 두 배로 하고, 워드레오나드는 발전기로 전동기 전압을 조절한다.
④ 기동 저항형 — 전체 저항은 전압을 제한 전류로 나눈 값이고, 여기서 전기자 저항을 뺀다. 300V·60A이면 5Ω에서 0.2Ω을 빼 4.8Ω이다.
자주 묻는 물음
- 정출력 가변속도에 적합한 속도제어법은?
- 계자제어입니다. 자속을 줄여 더 높은 속도에서 적은 토크로 같은 출력을 냅니다.
- 직류전동기의 회전수를 1/2로 하려면 계자자속을 어떻게 하나요?
- 두 배로 키웁니다. 회전수는 전압을 자속으로 나눈 값에 비례하기 때문입니다.
- 워드레오나드 속도제어는 어떤 원리인가요?
- 발전기로 전동기의 전압을 조절해 속도를 바꾸는 방식입니다. 전동기에 걸리는 전압을 바꾸어 회전속도를 제어합니다.
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