직권 전동기 이론

 직권 전동기의 정의는 계자권선과 회전자권선이 직렬로 연결되어 있다.

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1. 직권전동기 설명

 

- 부하시

직권전동기는 계자권선을 회전자권선과 직렬연결이 되어 계자전류 If = 회전자권선전류 Is는 같은 값 따라서 계자전류는 입력전류 I와 같고, 역기전력은 아래와 같이 구할 수 있습니다.

 

2. 속도.

속도 N에 대해서 정리하고, 위에서 구한 역기전력 E(E=V-Ia(Ra+Rf))를 대입합니다.

이때 단순한 관계식으로 보면, 저항 Ra와 Rf는 ϕ에 비해 매우 작아 생략하여

속도는 자속 ϕ에 반비례 함을 알 수 있습니다.

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3. 무부하 운전 금지

직권전동기의 속도에 대한 식을 살펴봅니다.

무부하시에 If가 작아져 자속 ϕ가 0에 가까워 지는데, 이때 속도 N은 매우 커지기 때문에 위험속도에 도달 될 수 있습니다. (직권전동기에 부하와의 연결을 벨트로 사용할 경우, 풀어지는 사고로 무부하가 될 수 있으므로 톱니나 체인의 사용)

분권전동기와 비슷하게 계자권선 단락의 원인으로 무부하 운전을 금지합니다.

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*직권 전동기는 무부하시(계자권선 단선) 위험 속도로 도달하기 때문에 무부하 운전 금지

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4. 토크

모터에서 발생하는 토크는 효율을 무시하고, 출력 Power(토크와 속도)와 입력 Power(전압과 전류)가 동일하다고 가정합니다. 이때 출력식을 쓰면 다음과 같습니다.

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토크 T에대해 다음과 같이 정리합니다.

 

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따라서 토크는

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여기서 발생하는 자속 ϕ는 계자전류에 비례하여 다음과 같이 정의됩니다.

따라서 토크는

가 되어 전류 Ia의 제곱에 비례한다. 또한 Ia는 속도 N에 반비례 하므로,

따라서 토크는 전류 Ia에 제곱에 비례하고, 속도 N의 제곱에 반비례 합니다.

직권전동기의 전류는 계자와 회전자 둘다 동시에 같은 값으로 영향을 줍니다(I=Ia=If). 그렇기 토크와 관련있는 각각의 전류가 하나만 변해도 두개가 변하기 때문에 제곱으로 변한다고 볼 수 있습니다. 또한 속도 N은 전류 If에 반비례 하기 때문에 토크와도 제곱에 반비례하다고 보시면 됩니다.

낮은속도(기동)에서 토크가 매우 크나, 속도의 증감에 따라 토크의 변동률이 큼을 알 수 있습니다.

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5. 직권전동기의 특징

1) 기동토크가 크다.

2) 속도 변동률이 크다.

3) 토크 변동률이 크다.