개념 한 쪽
전기기능장 직류전동기의 특성과 운전 — 직권·분권 특성과 토크 계산
직류전동기는 계자와 전기자의 연결 방식에 따라 특성이 크게 달라진다. 분권 전동기는 부하가 변해도 속도가 거의 일정하고, 직권 전동기는 기동 토크가 크지만 부하에 따른 속도 변동이 심하다. 권선법과 구성 요소, 토크 계산도 함께 묻는다.
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뜻
직류기의 주요 구성 요소는 전기자, 계자, 정류자, 브러시이며, 전류의 방향 전환과 자기장 형성을 맡는다. 파권 권선은 병렬 회로 수가 극수와 무관하게 항상 2개로 고정된다. 전기자 권선을 단절권으로 하는 이유는 코일 간 절연 구조를 단순하게 하면서 고조파 성분을 없애 기전력 파형을 정현파에 가깝게 만들기 위해서다.
분권 전동기는 부하 변화에 따른 속도 변화가 적은 정속도 특성을 가지므로 공작기계 부하에 적합하다. 직권 전동기는 자속이 전류에 비례하므로 기동할 때 큰 전류로 매우 큰 토크를 내지만, 부하 전류가 늘면 자속이 강해져 속도가 급격히 떨어지므로 부하 전류에 따른 속도 변동이 가장 심하다.
직권 전동기의 토크는 전류의 제곱에 비례한다. 전기자 전류 20A에서 100N·m의 토크를 내는 전동기는 전류가 40A가 되면 토크가 4배가 된다. 전기자 반지름 0.15m, 1500rpm인 발전기의 전기자 주변속도는 V = 2πrn/60으로 약 23.56m/s이다.
예제
선지 판단은 파권의 병렬 회로 수를 극수와 무관한 2로 아는지, 단절권의 목적을 고조파 제거로 읽는지, 정속도 특성이 필요한 부하에 분권 전동기를 고르는지, 기동 토크가 큰 전동기를 직권 전동기로 고르는지, 직권 전동기의 토크가 전류의 제곱에 비례한다고 계산하는지에서 갈린다. 크로우링은 농형 유도전동기에서 생기는 현상이므로 직류전동기 특성과 구별한다.
자주 묻는 물음
- 분권 전동기와 직권 전동기는 어떤 부하에 맞나요?
- 분권 전동기는 속도 변화가 적은 정속도 특성을 살려 공작기계 부하에 적합합니다. 직권 전동기는 기동 토크가 매우 크지만 부하 전류가 늘면 속도가 급격히 떨어져 부하 전류에 따른 속도 변동이 심합니다.
- 직권 전동기의 토크는 전류가 2배가 되면 어떻게 되나요?
- 토크가 4배가 됩니다. 직권 전동기의 토크는 전류의 제곱에 비례하므로, 20A에서 100N·m를 내던 전동기는 40A에서 4배의 토크를 냅니다.
- 파권 권선과 단절권의 특징은 무엇인가요?
- 파권은 병렬 회로 수가 극수와 관계없이 2개로 고정됩니다. 단절권은 코일 간 절연 구조를 단순하게 하면서 고조파를 없애 기전력 파형을 정현파에 가깝게 만듭니다.
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