직류전동기

DC Motor

직류전동기는 전기 에너지를 회전 토크로 바꾸는 기계예요. 토크·속도 공식과 종류별 속도-토크 특성, 기동·속도제어가 중심이에요. 부하 성격에 맞는 전동기 선정의 기초가 돼요. 특성 곡선과 제어 방법을 따라 직류전동기를 정리해 봐요.

직류전동기란?

💡 발전기의 반대

①발전기: 회전 → 전기 (역학적→전기적)

②전동기: 전기 → 회전 (전기적→역학적)

③자기장 속에서 전류가 흐르면 힘이 발생 (플레밍 왼손법칙)

④이 힘이 축을 돌려서 모터가 된다

핵심 공식

역기전력

V = E + I_a R_a

전원전압 = 역기전력 + 전기자 전압강하

토크

T ∝ ΦI_a

토크는 자속 × 전기자 전류에 비례

속도

N ∝ V - I_a R_aΦ

속도는 (전압 - 전압강하) / 자속에 비례

🔑 발전기와 비교

①발전기: V = E - IaRa (전압 빼기)

②전동기: V = E + IaRa (전압 더하기)

③발전기는 전기를 내보내고, 전동기는 전기를 받아서 쓴다

④부호 하나 차이가 시험에 자주 출제된다

종류별 속도-토크 특성

특성

Chart종류별 속도-토크 특성

종류	속도 특성	기동토크	용도
분권	거의 일정 (정속도)	보통	공작기계, 펌프
직권	부하↑ → 속도↓↓	매우 큼	전동차, 크레인
복권	중간	큼	엘리베이터, 압연기

속도제어와 기동

속도제어

직류전동기 속도제어법

⚠️ 직권전동기 주의사항

①직권전동기는 무부하 운전 금지!

②부하가 없으면 자속이 매우 작아짐

③N ∝ 1/Φ → 속도가 위험하게 상승

④벨트 연결 금지 (벨트 끊어지면 무부하)

총정리

전동기 전압 관계

V = E + I_a R_a

전원전압 = 역기전력 + 전기자 전압강하

속도 공식

N ∝ V - I_a R_aΦ

속도 ∝ (전압 - 전기자강하) / 자속

🎯 시험 포인트

①V=E+IaRa (전동기), V=E-IaRa (발전기): 부호 주의

②T∝ΦIa, N∝(V-IaRa)/Φ

③분권: 정속도, 직권: 변속도(기동토크 큼)

④직권전동기 무부하 운전 금지

⑤속도제어: 전압제어가 가장 효율적