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기사/공사필기
직류 분권, 직권 전동기의 무부하 운전
- 작성자
- fowles112
- 작성일
- 2024-09-26 17:07:09
- No.
- 171430
- 교재명
- 2024 전기기기
- 페이지
- 32, 53(6번)
- 번호/내용
- 직류 직권, 분권 전동기의 무부하 운전, 53p 6번
- 강사명
- 이재현
전동기 파트에서 무부하 운전은 자세히 다루지 않더라구요.
분권 그리고 직권에서 무부하 운전시 어떻게 되는지 궁금합니다.
질문1.
전동기에서 무부하 운전의 정확한 정의부터 알고 싶습니다.
전동기에서 무부하 운전이란.. 발전기로 봤을 때는 부하측, 전동기로 봤을 때는 전원측.
즉, 전원측이 없다는게 아니라 전동기의 전기자 회로에 부하가 없이 운전하는 것을 무부하 운전이라고 정의하는 것이 맞나요?
질문2 : 직권 전동기의 무부하 운전
직권 전동기는 계자 전류와 전기자 전류가 같고, 무부하 시에는 회로에 전류 자체가 흐르지 않기 때문에
계자에서 자속을 만들 수가 없다 그러는데
전동기는 전원에서 전압을 주기 때문에 무부하와 상관없이 전류는 계속 흐를텐데 왜 계자가 단선되는 것과 같아지나요?
무부하 운전 = 전기자 권선 측의 개방인 것인가요?
전기자 즉, 회전자는 코일이기 때문에 부하 혹은 무부하와 상관없이 전원측에 전압만 준다면 전류가 흐르지 않나요? 어떻게 개방이 될 수 있나요?
혹시 역기전력과 전원측의 기전력이 같아져서 부하전류 = 계자전류 = 전기자전류 = 0 이 되는 것인가요?
질문3 : 분권 전동기의 무부하 운전
분권 전동기 역시 무부하 시에 회전속도가 높아지는 것으로 알고 있습니다.
하지만 53p에 6번을 보면
무부하 시에 전원에서 주는 기전력과 역기전력의 크기가 같아진다고 적혀있는데
기전력과 역기전력의 크기가 같아지면 회로에 전류가 못흐르지 않나요?
회로에 전류가 안흐르면 토크가 발생할 수 없고, 회전이 불가능한게 아닌가요?
무부하시에 회전 속도가 올라간다는 뜻은 운전 중에 순간적으로 올라간다는 의미인가요?
그리고 분권 전동기 무부하 운전 시에 부하 전류 = 0이 된다고 알고 있는데
부하 전류 = 계자 전류 + 전기자 전류 로 알고 있습니다.
부하 전류가 0이 되면, 갈라져서 나오는 계자 전류도 0이 되야 하는데 왜 계자 전류는 0이 아닌가요?
질문4.
직권 전동기의 '운전 중'에 무부하가 되면 속도가 갑자기 빨라져서 위험한 것으로 알고 있고
분권 전동기의 '운전 중'에 무부하가 되면 순간적으로 부하 전류가 계자로 흘러가서 계자 소손의 위험이 있다고 그러는데
분권 전동기는 무부하 운전 시에 부하 전류가 0이라고 하지 않았나요? 어떻게 계자로 흘러갈 수가 있나요?
반대로 직권 전동기의 '기동 시'에 무부하 운전과
분권 전동기의 '기동 시'에 무부하 운전은 어떻게 되는지도 궁금합니다.
※ 다른 학습자 분들도 동일한 질문에 대해 서로 도움이 될 수 있도록 여러개의 질의를 나누어 올려주시길 바랍니다.
1.
무부하란 전동기의 모터에 부하가 전혀 존재하지 않는 것을 의미합니다.
쉽게 이해하면 선풍기의 팬이 부하이고 전동기의 모터가 회전하면서 함께 팬이 함께 회전하게 됩니다.
부하는 무거운 짐(Load)이라 생각할 수 있습니다. 동일한 출력에서 선풍기의 팬이 있을 때가 팬이 없는 무부하 상태보다 회전속도가 더 빠른 것과 같습니다.
2.
전동기의 무부하 운전 시 발전기와 다르게 회로가 개방되지 않습니다.
해당 내용의 경우 부하가 있는 상태에서 전동기 운전 중 갑작스럽게 무부하가 된 경우입니다.
부하가 없기 때문에 전동기의 회전속도는 가장 빠르게 되어 발생하는 역기전력이 최대가 됩니다.
이때, 역기전력이 최대가 된 값은 인가한 전원의 값과 거의 동일하게 되어 전원전압이 상쇄되고 회로 내 흐르는 전류는 0에 가깝습니다.
즉, 계자전류 및 전기자 전류가 0이 되어 자속이 0이 되고
속도 공식에 의해 분모가 0이 되어 속도는 매우 증가하므로 위험속도에 도달하게 됩니다.
3.
분권 전동기에서도 갑작스럽게 정상 운전상태에서 계자권선이 단선이 되어
자속이 0이 되는 상황이 발생할 경우 순간 위험속도에 도달하여 소손을 발생시킵니다.
질의해 주신 문제는 갑작스러운 무부하 운전이 아닌
처음부터 부하가 없는 무부하에서 전원을 서서히 인가한 것으로
역기전력이 크므로 전기자측으로 흐르는 전류가 작아지고, 계자로 전류가 흐르게 되겠습니다.
이때, 계자전류가 크면 자속이 증가하고 자속이 증가하여 전동기의 회전속도는 비례하여 증가하게 됩니다.
4.
추가로, 분권 전동기의 경우 중간에 무부하 상태가 되면 계자의 소손을 발생시킵니다.
분권 전동기는 계자와 전기자가 병렬로 연결되어 있습니다.
갑작스러운 무부하 상태가 되더라도 계자로 전류가 흐르게 때문에 자속이 0이 되지 않습니다.
대신 기존에 전기자 전류로 분배된 전류가 모두 계자측으로 흐르기 때문에 계자의 소손을 발생시킵니다.
일반적으로 계자의 저항이 전기자저항보다 크기 때문에 전기자 측으로 전류가 많이 흐르게 되며
계자전류는 작은 값을 가지게 됩니다. 이때 무부하 운전이 되면 큰 전기자 전류가 모두 계자로 흘러 문제가 된다.생각해 주시길 바랍니다.
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