37. SCR 속도 제어 II

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담당자: 조봉만


목차

가. 실습목적

  • 직류 전동기의 폐쇄루프 속도 제어를 확인한다.

나. 개 요

앞에서 실습한 바와 같이 직류 전동기의 개방루프 속도 제어는 그 속도 범위가 광범위한 반면, 가변 부하에 따른 속도의 안정도 (speed stability)가 저조하며, 원하는 속도를 유지하기 힘들다. 이번 실습을 통해서 귀환(feedback)이 전동기의 속도 안정도에 미치는 영향을 살펴본다. 피드백 제어시스템 (또는 폐쇄루프시스템)은 개방루프 시스템보다 훨씬 좋은 성능을 지닌다. 오픈루프(non-feedback) 속도 제어장치는 계자 공급원과 수동 가변 전기자 전원 공급 장치로 구성되며 이 경우에 전동기 부하의 변화에 따른 속도 변동율이 조절기로 개선되지는 않는다.
귀환 속도 조절기(feedback speed controller)는 전동기 속도 목표 값을 유지할 수 있도록 조절이 가능하다. 속도, 토크, 온도 등 그 양이 목표 값에 일치되게끔 유지하도록 하는 모든 피드백 시스템은 그 대상 값을 비교할 수 있는 기준이 있어야 한다. 이와 같이 만일 전동기의 속도를 일정하게 유지하고자 한다면, 그 속도는 도달하고자 하는 기준치와 비교되어야 하지만, 전기 시스템의 경우 “속도”와 “기준 속도” 를 비교하는 것 보다 속도와 직접적으로 관련된 전압을 기준 전압과 비교하는 것이 편리하다. 측정 전압과 기준 전압간에 차이 또는 오차가 생기면 속도를 증가 또는 감속시킴으로써 측정값이 목표 값에 가능한 가깝도록 한다.

다. 준 비 물

  • SCR속도제어기 EMS 9011
  • 직류 전동기/발전기 EMS 8211
  • 전기동력계 EMS 8911
  • 직류전압전류계(200V,0.5/2.5A) EMS 8412
  • 회전속도계 EMS 8920
  • 리드선 EMS 8941
  • 타이밍 벨트 EMS 8942

라. 실 습

1 SCR속도 제어기, 직류 전동기/발전기, 전기동력계, 직류전압 전류계를 사용하여 그림 7-1 의 회로를 연결한다.
2 다음의 실험을 실시한다.
1. 직류 전동기의 전기자를 전류계와 직렬이 되게 점 11 과 1 로 연결한다.
2. 직류 전동기의 분권계자를 milliammeter 와 직렬이 되게 점 12 와 1 로 연결한다.
3. 전기자 전력 공급 장치를 지난 0-200Vdc 의 전압계를 점 11 과 1 로 연결한다.
4. 점 7 과 6 을 함께 연결하여 T2 의 2 차 권선으로부터의 트리거 신호가 SCR 의 게이트에 공급되게끔 한다.
5. 회로 내에 필터커패시터를 설정하기 위해 점 8 과 11 을 함께 연결한다.:6. 가감 저항기 R1 을 중간 위치에 놓는다.
6. 점 6 과 1 사이에 0 기준 전압을 얻기 위해 전위차계 R2 를 반시계방향으로 끝까지 돌린다.
7. 타이밍 벨트를 사용하여 전동기와 전기동력계를 커플링한다.
8. 최소 부하를 얻기 위해 전기동력계 조절 손잡이를 반시계방향으로 끝까지 돌린다.
3 다음의 실험을 실시한다.
1.전원을 켠 후, 9 lbf.in 부하시 1000 r/min 의 전동기 속도를 얻기 위해 전위차계 R2 와 전기동력계를 조절한다.
2. 전기자 전압, 전기자 전류, 계자전류를 측정, 기록한다.
EA = ________ Vdc, IA = _________ Adc, IF = ________ Adc
3. 최소 부하를 얻기 위해 전기동력계 조절 손잡이를 반시계방향으로 끝까지 돌린다.
4. 전기자 전압, 전기자 전류, 계자전류, 전동기 속도 등을 측정, 기록한다.
EA = _______ Vdc, IA = __________ Adc, IF = ________ Adc.
전동기 속도 = _______ r/min5) 폐쇄루프 제어가 개방루프 제어보다 속도변동율 면에서 우수한가?


"adfds"

4. 다음의 실험을 실행한다.
a) 9 lbf.in 의 부하, 1600 r/min 의 전동기 속도에서 실습 3 을 반복한다.
EA = _______ Vdc, IA = ________ Adc, IF = ________ Adc
b) 최소부하시 ;
EA = _______ Vdc, IA = ________ Adc, IF = ________ Adc
전동기 속도 = _______ r/min
5. 다음의 실험을 실행한다.
a) 9 lbf.in 의 부하, 100 r/min 의 전동기 속도에서 실습 3 을 반복한다.
EA = ______ Vdc, IA = ________ Adc, IF = ________ Adc
b) 최소부하시 ;
EA = ______ Vdc, IA = _______ Adc, IF = _________ Adc
전동기속도 = _______ r/min
c) SCR속도제어기의 전원을 끈다.

마. 실습평가

1. 개방루프제어에 대한 폐쇄루프제어의 상대적 장점을 설명하시오.
2. 전기자 전압(점 11과 1사이의)이 전동기의 속도 측정으로서 쓰일 수 있는 이유를 설명하시오.
3. 전동기의 부하가 증가할 때, SCR의 트리거 각에는 어떠한 변화가 생기는가?
4. 기준전압이 감소될 때, 전동기의 속도가 감속되는 이유는?

정 답

실 습

3.
1. 90, 2.05, 310
2. 80, 0.5, 320, 1050
3. 예.
4.
1. 130, 2.05, 300
2. 128, 0.45, 310, 1655
5.
1. 22, 2.00, 300
2. 15, 0.30, 300, 170

바.실습평가

1. 궤환(폐루프) 조절기는 목표하는 전동기 속도에 맞게 조절될 수 있다. 귀환 조절기는 전동기의 속도를 감지하고 자동적으로 출력을 조절하여 전동기의 속도를 부하의 변화에 따라 상대적으로 일정하게 유지시킨다.
2. 역기전력은 전동기의 속도에 비례한다. EA와 역기전력간의 차이가 IA를 결정한다. 만일 속도가 변하면, 역기전력이 변하고 IA가 변하게 되어 결과적으로 EA가 변한다.
3. 전기자가 저하되는 경향이 있으며, 역기전력이 감소되고 전기자 전류는 증가하여 전기자 전압 강하가 초래된다. SCR의 게이트와 캐쏘드 사이에 전압 강하가 있으며, 이 전압 강하는 교류 주기 내에 SCR이 일찍 점호되게 한다. 따라서, 트리거 각과 출력이 증가한다.
4. 기준 전압을 낮춤으로써 SCR의 게이트는 캐쏘드의 관점에서 보다 더 (-)의 값을 가지며 교류 주기 내에 점호하여 트리거 각과 출력을 낮추어서 결과적으로 전동기가 감속된다.
개인 도구