직류전동기의 속도제어

N = (V − Ia·Ra) / KΦ에서:

①

• V를 바꾸기 → 전압 제어 (분자 조절) → 정토크 특성

②

• Ra에 추가 저항 넣기 → 저항 제어 (분자 조절) → 열 낭비

③

• Φ를 바꾸기 → 계자 제어 (분모 조절) → 정출력 특성

④각각 장단점이 달라서 용도에 맞게 선택한다.

기타 앰프의 볼륨을 줄이는 3가지 방법:

①전압 제어 = 앰프 전원 자체를 약하게 (근본적)

②저항 제어 = 앰프와 스피커 사이에 솜을 끼운다 (에너지 낭비)

③계자 제어 = 앰프 감도를 조절 (효율적!)

V 슬라이더를 움직여보자. 그래프가 직선!

①N ∝ V (거의 정비례) — 가장 직관적인 속도 제어

②Φ가 일정하므로 토크(T=KΦIa)도 일정 → 정토크 특성

③장점: 넓은 범위에서 부드러운 제어, 효율 높음

④단점: 가변 전압원이 필요하다 (비싸다!)

①워드레오나드: 원동기→타여자발전기→전동기 (3대 세트)

②발전기 계자 조절 → 출력전압 변화 → 전동기 속도 변화

③4상한 운전 가능 (정·역회전 + 가·감속 제동)

④일그너: 워드레오나드 + 플라이휠 추가 → 부하 변동 흡수

⑤현대에는 사이리스터(SCR)/IGBT 전압 제어가 대체

전기자 회로에 저항 Rx를 추가:

①N = (V − Ia(Ra+Rx)) / KΦ에서 Rx↑ → 분자↓ → N↓

②Rx에서 열로 소비 = Ia²·Rx 만큼 에너지 낭비!

③정격 속도 이하로만 제어 가능

④부하에 따라 속도가 변한다 (속도 안정성↓)

⑤간단하고 싸지만, 현대에는 거의 사용하지 않음

Φ 슬라이더를 100% 이하로 내려보자. 속도가 올라간다!

①N = (V−IaRa) / KΦ에서 Φ↓ → 분모↓ → N↑

②P = T × ω에서 Φ↓ → T↓, N↑ → 출력 P는 거의 일정 → 정출력 특성

③정격 속도 이상으로 올리는 유일한 경제적 방법

④계자 저항기로 계자전류↓ → Φ↓ (소비전력 아주 작음)

⑤일반적으로 정격속도의 2~3배까지. Φ 과도 감소 시 속도 폭주 위험!

전압 제어

계자 제어

전압↓

저항↑

자속↓

①전압 제어: N∝V, 정격 이하, 정토크 특성, 워드레오나드/일그너

②저항 제어: 전기자에 Rx 추가, 정격 이하, 열 손실 큼, 비효율

③계자 제어: Φ↓→N↑, 정격 이상, 정출력 특성, 경제적

④워드레오나드: 원동기+발전기+전동기 3대, 4상한 운전

⑤일그너: 워드레오나드 + 플라이휠(부하 변동 흡수)

⑥계자 제어에서 Φ=0이면 N→∞ (속도 폭주!) → 최소 자속 유지 필수

①[기출유형] 직류 분권전동기에서 정격속도 이상으로 속도를 올리는 방법은? (답: 계자 제어 — 계자 저항 증가 → Φ↓ → N↑)

②[기출유형] 계자 제어의 특성은? (답: 정출력 특성 — 속도↑이면 토크↓, P=Tω 일정)

③[기출유형] 워드레오나드 방식의 구성은? (답: 원동기 + 타여자 직류발전기 + 직류전동기, 4상한 운전 가능)