Lecture 직류기의 기동

직류 전동기의 기동

$$R_f \downarrow \to I_f \uparrow \to \Phi \uparrow \to \tau \uparrow$$

• 기동 전류의 감소 : 정격전류의 1.5~2배 이내로 제한할 것

• 직류 전동기가 정지하고 있는 상태

  • 전기자 권선에 역기전력이 없음
  • 정격 전압 인가
  • 전기자 회로 저항은 크기 않으므로 정격 전류의 수배~수십배의 전류가 흐름
  • 절연물의 수명이 단축되고, 소손될수도 있다.

• 소형 전동기는 전기자저항이 크고 관성이 작아서 금방 가속되므로 큰 문제가 되지 않지만 중대형 직류전동기 부하의 관성이 큰 경우 그 지속시간이 길어져 심각한 문제가 발생한다.

• 직류전동기의 기동전류는 전부하전류의 200~250%내외로 제한된다.

직렬 저항 기동법

– 전기자에 직렬로 기동용 저항을 접속

수동식 기동기

• 기동용 직렬저항을 삽입하여 전류를 제한하는 방법이 사용된다.
• 전동기의 속도 상승과 함께 직렬 저항을 감소시켜 가는 방식
• 핸들 H와 슬라이딩 접촉을 사용
  • 스위치 S 투입
  • $R_f$의 위치를 영 (자속을 가능한 한 크게)
  • 최초의 슬라이드 접촉점에 접촉
    • 전동기 저항이 전기자에 직렬로 접속
    • 전동기 회전 시작
  • 속도 상승과 함께 핸들을 화살표 방향으로 진행 - 기동 저항이 점차 감소
  • 최후의 슬라이딩 접촉에 접했을 때 - 기동 저항은 “영”
  • 전원이 끊어졌을 때
  • 계자 회로가 끊어지면 전기자에 과전류가 릴레이를 작동해서 스프링의 복원력에 의해 핸들은 처음의 위치로 돌아가 정지

자동형 기동기

• 동작 순서

  • 분권 계자 권선에 전류가 흐름
  • 기동 버튼 $S_s$를 누름 → 전자석 M이 동작 → $S_M$이 닫힘
  • 전류의 흐름 (릴레이 A 코일 - $R_1 - R_2 - R_3$)
  • 전동기가 가속 → 전기자 전류가 감소 → 릴레이 설정 전류 이하 → 릴레이 A 닫힘
  • 전류의 흐름 (릴레이 코일 A, B - $R_2 - R_3$)
  • $R_1$이 단락 → 전기자 전류는 상승 → 전기자 가속 → 릴레이 설정 전류 이하 → … : :
  • 릴레이 C도 닫히면 전동기 저항이 분리 → 전기자 전류를 전원에서 직접 공급
  • 병렬로 접속된 $S_c$에 전류가 흘러 다음에 정지 버튼이 눌릴 때까지 $S_s$를 닫힌 상태로 유지

• 총 저항값을 $R_t$라 했을때 기동 저항이 n단계로 구분되어 있다면

$$n \ge \dfrac{\log{\dfrac{R_a}{R_t}}} {\log{\dfrac{I_{min}}{I_{max}}}}$$

• $I_{min}$을 $I_{max}$에 근접시켜 전류의 변화폭을 좁히면 계단 응답의 폭이 좁혀진다.

저감 전압 기동법

– 기동 전류를 작게 하기 위해 기동시의 인가전압을 저감하는 방법

전용 직류 전원에 의한 기동

전용 직류 발전기에 의한 기동

• 직류 발전기의 계자 전류를 제어 → 출력 전압을 조정
• 전동기의 가속과 함께 발전기의 출력 전압을 증가(스무드한 기동이 가능)

전용 정지형 전원에 의한 기동

• 전력용 반도체 소자의 발달
• 교류 전력을 직류 전력으로 변환
  • 직류 초퍼 방식(dc chopper system) - chopper에 의해 전원 전압을 ON, OFF
  • 위상 제어 방식(phase control system) - 싸이리스터 정류 회로의 점호 위상을 제어

전동기의 직병렬 접속에 의한 기동

• 복수개의 전동기를 가지는 경우
  • 전동기를 직렬로 접속 (전류는 병렬로 기동하는 경우의 1/2)
  • 직렬 저항 $R_s$를 연결
  • 가속과 함께 $R_s$를 작게
  • $R_s$가 0에서 전동기를 병렬로 접속, 재차 $R_s$를 삽입
  • 가속과 함께 $R_s$를 작게하여 기동을 종료