전기기기

기자력이 자속을 밀고 자기저항이 막는다. 자속 Φ = NI/R로 자기회로를 전기회로처럼 읽는 법.

전류를 세우는 데 든 일이 자기장에 W = ½LI²로 저장된다. 인덕턴스 L = N²/R와 제곱 성장.

권선비가 전압을 a배 올리면 전류는 1/a배. 공유 자속과 전력 보존으로 V₁I₁ = V₂I₂.

비이상성을 위치로 가른다. 부하전류가 지나는 직렬 가지(권선·누설)와 전압에 걸리는 분로 여자가지(철손·자화).

최대 효율은 가변손(동손)이 고정손(철손)과 같아지는 부하 m = √(Pfe/Pcu)에서. 전압변동률은 직렬 강하 ε ≈ p cosφ + q sinφ.

회전 코일의 기전력은 교류(e ∝ sin θ)지만, 정류자가 영교차에서 연결을 뒤집어 외부에서 맥동 직류로. 평균 기전력 E = PΦZN/60a.

전기자 횡축 자속이 주자속과 벡터 합성되어 합성 자속을 회전 방향으로 기울이고 중성축을 민다. 브러시 이동·보극·보상권선으로 보정.

역기전력 Eb = kΦN이 단자전압에 맞서 속도 N = (V - IaRa)/(kΦ)를 정한다. 계자를 약화하면 속도가 오르고, 토크는 T = kΦIa.

잔류자기에서 출발한 되먹임이 자화곡선과 계자저항선의 교점에서 전압을 세운다. 계자저항이 임계값을 넘으면 안 선다. 외부특성 Vt = E - IaRa.

시간 120°·공간 120° 어긋난 3상이 크기 1.5배 일정하게 도는 회전 자계를 만든다. 동기속도 Ns = 120f/P, θe = (P/2)θm.

회전자계와 회전자의 상대 운동이 전류를 유도해 토크를 낸다. 동기속도에선 토크 0이라 회전자는 늘 슬립 s = (Ns-N)/Ns 만큼 뒤처진다. f2 = s·f.

회전자를 환산하면 저항이 R2/s가 되고, R2/s = R2 + R2(1-s)/s로 동손과 기계 출력을 함께 담는다. 전력 Pag : Pcu2 : Pmech = 1 : s : (1-s).

토크는 산 모양이고 최대 토크 슬립은 s = R2/X2, 그 크기 Tmax는 R2와 무관하다. R2를 키우면 곡선이 슬립 축으로 밀려(비례추이) 기동 토크가 커진다.

속도 N = (1-s)·120f/P는 슬립·주파수·극수로 바뀐다. 자속 Φ ∝ V/f라 변주파 시 V/f 일정으로 자속을 지킨다. 기동은 Y-Δ(1/3)·리액터·비례추이·인버터로.

직류로 여자된 회전자를 동기속도로 돌려 3상 기전력을 만든다. 주파수는 속도에 묶여 f = PN/120, 한 상 기전력 E = 4.44 f N Φ kw. 여자로 전압 크기 조정.

부하 전류의 전기자 자속이 역률에 따라 계자 자속을 감자(지상·전압↓)·증자(진상·전압↑)·교차(순저항)한다. 누설과 합쳐 동기 리액턴스 Xs로, E = V + jIXs.

토크는 부하각으로 T ∝ (VE/Xs)sinδ. 부하 고정 채 계자 여자로 역률 조정. 부족여자=지상, 과여자=진상(무효전력 공급). 무부하 과여자가 동기조상기.

출력 P = (VE/Xs)sinδ는 δ=90°에서 최대. 동기화력 dP/dδ ∝ cosδ가 90°에서 0이라 그곳이 안정 한계(탈조). V곡선은 출력 고정 시 전기자 전류의 V자.

BLDC는 직류기를 뒤집어 정류자·브러시를 위치센서+인버터의 전자 정류로 대체. 스텝(스텝각 360°/스텝수)·서보(폐루프)와 함께 회전자 위치로 통전을 다스리는 한 가족.

인버터는 직류를 +Vdc/-Vdc로 빠르게 스위칭하고 듀티를 정현 변조(PWM)해 평균이 정현파가 되게 한다. 변조지수 m이 전압, 기준 주파수가 출력 주파수(VVVF). V/f는 m ∝ f.