13. 직류 전동기 II

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13. 직류 전동기 II

목차

1. 실습목적

  • 브러쉬의 중립 위치 선정
  • 전동기 권선의 연결
  • 직권 · 분권 전동기의 운전 특성

2. 개 요

직류 전동기를 운전하기 위해서 전기자 권선내에 전류가 흘러야 하고, 고정자는 분권 권선 또는 직권 권선에 의해서 자계(자속)를 형성해야 한다. 직류 전동기에 의해 발생된 토크는 전기자 전류와 고정자 자속에 직접적으로 비례한다.
반면에, 전동기 속도는 주로 전기자 전압과 고정자 자속에 의해 결정된다. 전기자에 공급된 전압이 증가할 때 전동기 속도는 증가한다. 고정자 자속이 감소할 때 전동기 속도는 증가한다. 사실, 고정자계에 예기치 못한 완전 손실이 생기는 경우 전동기는 위험할 정도의 속도까지 도달할 수 있다.
직류 전동기는 과속 운전시 분해될 수 있다. 하지만, 실험 대상인 EMS 8211 직류 전동기는 이러한 과속 운전시 위험에 대비하여 견고하게 만들어졌다.

3. 준 비 물

  • 전원공급장치 (0-120Vac,120Vdc,0-120Vdc) EMS 8821
  • 직류전동기/발전기 EMS 8211
  • 교류전압계 (0-100V) EMS 8426
  • 직류전압전류계 (0-200V) EMS 8412
  • 회전속도계 EMS 8920
  • 리드선 EMS 8941

4. 실 습

브러쉬의 중립 위치 찾기

1. 교류전류를 사용하여 직류 전동기의 중립 브러쉬를 결정한다.전원 공급 장치, 교류 전압계, 직류기를 그림 2-1 의 회로와 같이 연결한다.
지금 이 순간은 전원을 공급하지 말 것!

Fig.5-1
2. 직류기를 앞으로 4 인치 정도 당겨 뺀다. 모듈 표면판 뒤의 브러쉬 위치조 레버를 시계 방향으로 끝까지 이동시킨다.
3. 전원을 켠다.전원 공급 장치의 전압계 스위치를 4-N 위치에 놓는다. 분권계자권선을 지나 결선된 교류 전압계가 대략 80Vac 가 될 때까지 전압 출력 조절 손잡이를 서서히 돌린다. (분권계자를 지난 교류 전압은 전기자를 통하여 교류 전류에 의해 유도된다.)
4. 다음의 실험을 실행한다.
a) 브러쉬를 정 반대 방향으로 이동시킨다. 반시계방향으로 이동시키면, 계자를 지난 유도 교류 전압은 0 으로 떨어졌다가 다시 증가한다.
b)브러쉬를 유도 전압이 0 이 되는 위치에 놓는다. 이것이 직류 전동기/발전기의 중립 위치이다. 직류 전동기/발전기를 사용할 때는 브러쉬를 항상 중립 위치에 놓아야 한다.
c)전압을 0 으로 돌린 후 전원을 끈다. 직류 전동기/발전기를 다시 원위치로 밀어 넣은 후 단로(disconnect)시킨다.
직권 전동기 결선
5. 전원 공급 장치, 직류전압 전류계, 직류 전동기/발전기를 그림 2-2 와 같이 연결한다. 전기자는 직권계자권선과 직렬로 연결되어 있다
"adfds"
6. 전원을 켠다. 전원 공급 장치의 전압계 스위치를 7-N 위치에 놓는다. 출력 전압을 120Vdc로 조정한다.
7. 다음의 실험을 실행한다.
a) 전동기가 빠르게 회전하는가?
b) 회전 속도계를 사용하여 전동기 속도의 분당 회전수를 측정한다.
직권 속도 = ______ r/min
8. 다음의 실험을 실행한다.
a) 전원 공급 장치의 전압을 감소시킨 후, 전동기 속도에 미치는 영향을 살펴보자.
설명 : _______________________________________
b) 회전 방향(시계 방향 또는 반시계방향)을 관찰할 수 있을 때까지 전압을 감소시킨다.
회전 (rotation) = _____________
9. 그림 2-3 과 같이 회로를 다시 연결한다.
caption
Fig.2-3
10. 실습 절차 6에서 8 까지를 반복한다.
직권 속도(reversed) = __________ r/min
회 전(rotation) = __________
11. 직렬 연결된 직류 전동기의 회전 방향 변화에 대한 법칙을 설명하시오
___________________________________
분권 전동기 결선
12. 그림 2-4 와 같이 연결한다. 가변 저항기는 분권계자와 직렬 연결되며, 이는 다시 전기자와 병렬로 연결된다.
caption
Fig.2-4
13. 다음의 실험을 실행한다.
a) 가변 저항기를 최저 저항에 맞춘다. (시계 방향으로 끝까지 돌렸을 경우 대략 0 Ω)
b) 전원 공급 장치를 켠 후 120Vdc에 맞춘다.
c) 회전 속도계를 사용하여 전동기 속도를 측정한다.
분권 속도 (0 Ω) = ____________ r/min
d) 가변 저항기를 최대 저항에 맞춘다. (대략 500 Ω)
분권 속도 (500 Ω) = ____________ r/min
e) 회전 방향을 결정한다.
전 (rotation) = _________
14. 다음의 실험을 실행한다.
a) 전압을 0 으로 돌린 후 전원을 끈다.
b) 전원 공급 장치의 연결만을 바꿈으로써 입력 전압의 극성을 역(reverse)으로 한다.
15. 실습 절차 13 을 반복한 후 결과치를 비교하자.
a) 회전 방향이 바뀌었는가?
b) 속도가 바뀌었는가?
c) 전압을 0 으로 돌린 후 전원을 끈다.
16. 그림 2-4 와 같이 전원 공급 장치의 연결을 다시 바꾼다. 이번에는 전기자의 연결만을 역(reverse)으로 한다.
17. 실습 절차 13 을 반복한 후 회전 방향을 비교하자.
회 전(rotation) = ______________
18. 다음의 실험을 실행한다.
a) 전동기의 운전 도중, 분권계자권선(5 or 6)의 단자들 중 하나의 리드선을 제거함으로서 분권계자 회로를 순간적으로 개방(open)한다. 실습 도중 어느 단자에도 손을 대지 말아야 한다. 전원을 끔으로서 전동기에 공급되는 전력을 끊을 준비를 한다.
b) 직류 전동기가 분권계자로의 전력을 손실할 경우 어떠한 일이 발생하는가? 설명하시오.
c) 직권계자로 연결된 직류 전동기에서도 같은 상황이 발생되는가? 설명하시오.
19. 그림 2-5 와 같이 회로를 연결한다. 분권계자는 120Vdc 고정 출력(단자 8 과 N)에 연결된 반면 전기자는 0-120Vdc 가변 출력(단자 7 과 N)에 연결된다.
|}</center>
caption
Fig.2-5
그림이 안보이면 여기 클릭
</center>
20. 다음의 실험을 실행한다.
a) 전원을 켠다. 전기자 전압을 30Vdc로 맞춘다.
b) 회전 속도계를 사용하여 전동기 속도를 측정한다. 도표 2-1에 측정된 속도를 기록한다.
Table 5-1
E(volts) 0 30 6090120
SPEED(r/min) 0
caption
Fig.2-6
c) 도표에 열거된 각 전압에 대해 (b)를 반복한다. 전압을 0 으로 돌린 후 전원을 끈다.
d) 그림 2-6에 도표 2-1 의 값들을 나타내어라. 각 점을 연결하여 curve를 그린다.
e) 전기자 전압의 변화(단, 분권계자 전압은 일정) 가 속도제어법으로 쓰이는가?

실습평가

1. 직류 전동기의 중립 브러쉬 위치를 찾는 방법은?
2. 만일 전기자만이 여자 된다면, 전동기는 회전하겠는가?
3. 무부하 상태의 직권 직류 전동기에 전력을 공급하는 것이 위험한 이유는?
4. 분권 직류 전동기의 회전 방향을 바꾸는 두 가지 방법은?
5. 큰 직류 전동기에 계자손실탐지기가 필요한 이유는?
6. 실습절차 20 에서 ;
a) 전기자전압이 2 배로 될 때 전동기 속도도 2 배로 되는가? 설명하시오.
b) “고정계자전압에서, 분권 전동기의 속도는 전기자전압에 비례한다”
위의 사실이 옳은가를 설명하시오.
7. 연결 도면을 그린다.
a) 직류 전원에 의한 분권 전동기의 결선도를 그리시오.
b) 계자가변저항기를 사용하여, 직류 전원에 의한 분권 전동기의 결선도를 그리시오.
c) 직류 전원에 의한 직권 전동기의 결선도를 그리시오.
8. 직류 전동기의 속도를 변화시키는 두 가지 방법은?
a)
b)
9. 8 의 두 가지 방법 중에서 :
a) 어느 방법에서 최대 속도 범위를 얻을 수 있는가?
b) 어느 방법이 가장 경제적인가? (장비의 사용 횟수 면에서)

정 답

실 습

7. a) 예 b) 5000
8. a) 전원 전압의 감소는 전동기의 감속을 초래한다. b) 시계 방향.
10. 5000, 반시계방향
11. 전기자 연결이 역으로 되면, 회전 방향도 역으로 된다.
13.c) 1430 d) 2570 e) 시계 방향
15. a) 아니오. b) 아니오.
17. 반시계방향
18.b) 자계의 손실로 인해 역기전력이 강하되며, 이는 전기자 전류의 증가 및 속도의 증가를 초래한다. c) 아니오. 계자전력을 없애면, (전동기를 멎게 하는) 전기자전력을 없애게 된다.
20.
b)

Table 5-1
E(volts) 0 30 6090120
SPEED(r/min) 0 285 590 840 1200
d)

e) 예.

실습평가 1. 전기자에 AC가 공급된 상태에서, 분권 권선 내에 유도된 AC가 0 이 되도록 브러쉬를 조정한다.
2. 아니오.
3. 전동기가 가속되어 자체 파손 될 수 있으므로
4. a) 전기자 연결을 바꾼다. b) 계자 연결을 바꾼다.

5. 전동기의 파손을 방지하기 위하여 6. a) 반드시 그렇지는 않다. 전기자 직류 저항 및 기타 손실들이 이를 방지한다. b) 예. a)에서 언급한 손실을 제외하고는 대부분의 경우, 전동기 속도는 전기자 전압에 비례한다.

7.
caption

8. a) 분권계자 전압을 변화시킨다.
b) 전기자 전압을 변화시킨다.
9. a) (b)
b) (a)

개인 도구