직류직권전동기 일반사항

가. 구조

전기자권선과 계자권선을 직렬로 접속한 것을 말하며 외부저항을 전기자와 직렬로 연결하여 직권전동기의 속도를 제어한다.

전동기의 기본식

• 평균단자전압
   
• 토크  
  
  
• Φ는 권선수가 N_sr 인 직권 계좌권선에 흐르는 전기자전류에 의해서 발생한다.

나. 특성

1. 속도 토크 특성

자기회로가 선형이라면



전동기 기본식으로부터





식(1)에서 직권 직류 전동기는 교류전류나 직류 전류의 방향에 관계없이 달일 방향의 토크를 발생시키는 것을 의미한다.

그림 (a)로부터



(1), (2) 식으로부터



그림 b는 여러 가지 Rae에 대해서 속도-토크 특성곡선이다.

• Rae가 고정되었다면 속도는 토크의 제곱근에 반비례한다.
• 저속에서는 큰 토크를 발생하며, 고속에서는 작은 토크가 발생한다.
• 큰 기동 토크가 필요한곳(전철, 자동차 시동기, 크레인, 믹서)에 사용된다.

2. 속도토크특성곡선

다. 용도

큰 기동토크가 필요한 전철, 자동차, 시동기, 크레인, 호이스트, 믹서 등에 사용된다.

라. 예제풀이

[문] 220V, 7마력, 직권전동기를 팬에 연결해서 25A를 흐르게 한다. 전기자 회로에 외부 저항을 연결하지 않고(Rae = 0) 220V 전원에 연결하면 300rpm으로 회전한다. 이 팬이 요구하는 토크는 속도의 제곱에 반비례한다.
Ra = 0.6Ω, Rsr = 0.4Ω이고 회전손실과 전기자 반작용은 무시한다.

(1) 팬에 공급되는 전력과 기계에서 발생하는 토크를 구하여라.

그림1의 (a)로부터







(2) 저항 Rae를 전기자 회로에 직렬로 넣어서 속도를 200rpm으로 줄였다. 이 저항값과 팬에 공급되는 전력을 구하여라.







식 (3)로부터

,      따라서 Rae = 7Ω



또는

         



      Rae = 7Ω