직류 전동기의 구성 및 상태별...
TRANSCRIPT
Presented by Byoung-Kuk Lee, Ph.D.
Energy Mechatronics Lab.
College of Information and Communication Eng.
Sungkyunkwan University
http://seml.skku.ac.kr
직류 전동기의 구성 및 상태별 특성
1/11
직류 전동기의 구성 (I)
직류 전동기
- 장점 : 속도 제어가 쉬움, 속도 제어 범위가 넓음
- 단점 : 고속 응용에 부적합, 정기적인 유지보수 필요
1. 고정자의 계자 권선 (Field Winding)
2. 회전자의 전기자 권선 (Armature Winding)
3. 브러시 (Brush)
4. 정류자 (Commutator)
2/11
직류 전동기의 구성 (II)
도체의 위치에 따라 전류의 방향을 바꿈
연속 회전
단점
- 기계적 마모
- 섬락현상 (Flash Over) ; 전류 방향 변동 시 불꽃 발생
- 정기적인 유지보수, 고속회전에 부적합
3/11
직류 전동기의 모델링 (I)
1. 전기자 회로 2. 유기 기전력
전기자 단자에 인가한 전압의 분배 양상 표현
일반적인 경우 Brush 전압 무시 가능;
정상상태인 경우 무시 가능
저항 손실
자장이 형성된 곳에서 도체가 움직이면 기전력 발생
(움직이는 도체에 유기되는 기전력 )
(∵패러데이의 법칙(with 랜츠의 법칙))
4/11
직류 전동기의 모델링 (II)
3. 회전력 4. 기계 시스템의 운동 방정식
Cf. 관성 모멘트
토크 발생을 위해서는 자계와 전류가 필요
전자기력의 공식에서 유도
정상 상태인 경우 무시 가능
(∵ 뉴턴의 역학 법칙 F=ma)
6/11
직류 전동기의 정상상태 특성 (I)
직류 전동기의 속도 제어
: 전기자 전압 (Va), 계자자속 (øf)로 제어 가능
1. 정상상태 특징
dia/dt = 0 (전기자 전류 일정)
dwm/dt = 0 (Te=TL, 속도 일정)
브러시 전압 강하 (Vb), 마찰계수 (B) 무시
K = ke = kt
7/11
직류 전동기의 정상상태 특성 (II)
직류 전동기 속도 (wm)
전기자 전압 (Va)에 따라 선형적으로 변동
: 정격속도 이하의 운전 영역에서 속도 제어에 사용
: 정격 이상의 고속 운전 영역
계자 자속 제어
2. 전기자 전압 제어
8/11
직류 전동기의 정상상태 특성 (III)
1. 일정 토크 영역
: 어느 속도에서나 동일한 전기자 전류로 동일한 토크 얻음
: 계자 자속 일정, 출력 토크 Ia의 크기로 제어
: 일정속도 이하의 운전영역
2. 일정 출력 영역
: 인가 전압이 정격값에 도달 약계자 제어
: 속도가 증가하더라도 일정하게 전기자 전류가 흘러 토크 발생
: 감소된 계자 자속에 의해 토크 감소
3. 계자 자속 제어(약계자 제어)
9/11
직류 전동기의 과도상태 특성 (I)
정상상태 특성 : 최종적인 속도
과도상태 특성 : 속도가 최종값에 도달하는 궤적
두개의 극점 존재 : 시스템의 과도 응답 특성 좌우
Ra, B가 클수록 : 극점이 허수축에서 멀어짐
: 시스템은 빠르고 안정적인 응답 특성
: 시스템의 진동 특성을 줄여주는 댐핑 요소
1. 세가지 응답 특성