직류전동기 속도제어법

개념 정의

직류전동기 속도제어법은 전압이나 계자 자속을 조정해 회전속도를 바꾸는 방법이다.

속도 식에서 속도를 바꾸는 변수는 전기자 전압, 전기자 저항, 자속 세 가지뿐이다.

그래서 제어 방식은 전압 제어, 저항 제어, 계자 제어 세 가지로 나뉜다.

세 가지 방식

무엇을 바꾸느냐에 따라 제어 방식이 세 가지로 나뉜다.

계자제어는 자속을, 전압제어는 전압을, 저항제어는 전기자 직렬저항을 바꾼다.

속도 상승이 필요하면 계자제어, 하강이 필요하면 전압제어를 기본으로 택한다.

계자제어는 정격 이상, 전압제어는 정격 이하 영역에서 주로 쓴다.

전압제어 계산

분권전동기가 단자전압 220V, 정격 전기자 전류 20A, 전기자 저항 0.5Ω으로 운전한다.

정격 역기전력은 220 - 20 × 0.5 = 210V다.

단자전압을 110V로 낮추면 E = 110 - 20 × 0.5 = 100V다.

자속이 일정하므로 속도는 E에 비례한다. 1500 × 100/210 ≒ 714rpm이다.

이 결과는 상식 범위 안에 있다. 같은 속도를 저항제어로 얻는 경우와 비교한다.

저항제어와 비교

저항제어로 같은 속도를 얻으려면 직렬저항 R을 추가로 넣는다.

전압은 220V로 유지하고, 속도 714rpm에 해당하는 E = 100V를 만든다.

20 × (0.5 + R) = 120이므로 R = 5.5Ω이다.

추가 저항에서 손실은 Ia²R = 20² × 5.5 = 2,200W다.

같은 속도를 전압제어로 얻으면 추가 저항 손실이 없다. 효율 차이가 여기서 난다.

헷갈리는 점

시험에서 자주 틀리는 부분을 짚는다.

전압을 높이면 속도가 줄어든다고 쓰는 것은 오류다. 전압이 높을수록 속도가 증가한다.

계자 저항을 늘리면 자속이 줄고 속도가 올라간다. 정출력 영역이 생긴다고 덧붙인다.

직렬저항 제어는 저항에서 전력이 열로 소비돼 효율이 낮다는 단점을 빠뜨리지 않는다.

정리

앞의 질문 정답은 자속 감소, 속도 증가다.

전압제어는 정토크 영역, 계자제어는 정출력 영역을 맡는다.

저항제어는 구조가 간단하지만 저항 손실 때문에 효율이 낮다.

시험 답안은 속도 식을 첫머리에 쓰고 방식별 원리와 장단점을 비교한다.