직류전동기의 기동법

전동기 시동 순간(N=0)에는 역기전력 E가 0이다.

①V = E + Ia·Ra에서 E=0이면:

②Ia = V / Ra = 220 / 0.5 = 440A !!

③정격 전류(40A)의 11배가 흐른다!

④이 과전류가 순간적으로 전기자 권선을 태울 수 있다.

수도꼭지(전원)를 급히 완전히 열면 수압(전류)이 폭발적으로 나오듯,

①전동기도 갑자기 전압을 걸면 순간 과전류가 흐른다.

②해결: 수도꼭지를 천천히 여는 것! = 기동저항을 넣어 저항을 높이기

③모터가 속도를 올리면(역기전력↑) 저항을 하나씩 빼면 된다.

슬라이더를 1단부터 천천히 올려보자:

①1단(Rs=5Ω): Ia = 220/(0.5+5) = 40A → 정격 수준으로 제한!

②속도가 올라오면 → 역기전력 E 증가 → 전류 자연 감소

③전류가 줄면 다음 단으로 이동(저항↓) → 전류 다시 적당히 상승

④이 과정을 반복해서 마지막에 모든 기동저항을 단락(Rs=0)

각 단계에서 벌어지는 일:

①저항 감소 → 전류 순간 상승 (톱니처럼!)

②역기전력 증가 → 전류 서서히 감소

③다시 저항 감소 → 전류 순간 상승…

④결과: 전류가 톱니파 형태로 정격 근처를 유지!

V=220V, Ra=0.5Ω, 정격전류=40A, 기동전류를 정격의 1.5배로 제한한다면:

①Ist = 40 × 1.5 = 60A

②Rs = 220/60 − 0.5 = 3.17Ω

③이 저항을 여러 단으로 나누어 단계적으로 단락시킨다

④단수가 많을수록 전류 변동이 적고 부드러운 기동이 가능

기동저항을 넣으면 전류가 줄어드니까 토크도 줄어든다!

①T = KΦIa에서 Ia↓ → T↓

②기동저항이 너무 크면 → 전류 제한은 되지만 토크가 부족해서 안 돌 수 있음

③적절한 기동저항 = 과전류 방지 + 충분한 기동토크의 균형

전기자 회로에 저항을 넣고 단계적으로 빼기

①3점 기동기: 계자 소실 시 자동 차단 (안전장치) — 분권 전용

②4점 기동기: 계자 회로와 독립, 속도 제어와 결합 가능

③직권: 기동저항이 부하 전류도 통과 → 대용량 저항 필요

기동저항 대신 인가 전압 자체를 낮추는 방법

①워드레오나드 방식: 별도 발전기로 전압을 서서히 올림

②사이리스터(SCR) 제어: 반도체로 전압을 가변

③장점: 전류를 부드럽게 제어, 기동저항 불필요

④단점: 장비가 비싸다

기동 장치 없이 바로 전원 인가

①소형 모터(수십 W 이하)는 Ra가 상대적으로 크므로 과전류가 심하지 않음

②대형 모터에서는 절대 직입 기동 금지!

③전원 계통에도 순간 전압강하를 일으킬 수 있다

전동기를 빨리 멈추는 방법:

①발전 제동: 전원 차단 후 전기자를 저항에 연결 → 운동에너지를 열로 소비

②회생 제동: 역기전력이 전원보다 클 때 전력을 전원으로 돌려보냄 (에너지 회수)

③역전 제동(플러깅): 전원 극성 반전 → 급정지 (전류가 매우 크므로 저항 삽입 필수)

①시동 순간 E=0이므로 Ia = V/Ra → 과전류 (정격의 수~수십 배)

②기동저항(Rs)을 전기자와 직렬로 넣어 전류 제한

③속도 상승 → E 증가 → 전류 감소 → 기동저항 단계적 단락

④3점 기동기: 계자 소실 보호 기능 내장 (분권 전동기용)

⑤직권 전동기: 반드시 부하 연결 후 기동 (무부하 기동 금지!)

⑥제동법: 발전제동, 회생제동, 역전(플러깅)제동

①[기출유형] 220V, Ra=0.5Ω인 직류전동기를 직입 기동 시 전류는? (답: Ia = 220/0.5 = 440A)

②[기출유형] 기동전류를 정격의 2배인 80A로 제한하려면 기동저항은? (답: Rs = 220/80 − 0.5 = 2.25Ω)

③[기출유형] 3점 기동기의 안전장치 기능은? (답: 계자 회로 단선 시 자동으로 전원 차단)