전기기기실험

최초 생성일 2024.10.07

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소개글

"전기기기실험"에 대한 내용입니다.

1. 자여자 직류 발전기와 전동기의 특성 및 제어
1.1. 자여자 발전기의 무부하 포화곡선
1.2. 계자전류에 따른 유도기전력 변화
1.3. 계자저항 조절에 따른 회전속도 변화
1.4. 히스테리시스 현상

2. 직류 전동기의 속도 제어 방법
2.1. 단자전압 제어
2.2. 계자전류 제어
2.3. 속도 변동률 계산

3. 직류 분권 전동기의 부하 특성
3.1. 부하에 따른 회전속도 변화
3.2. 속도 변동률 계산
3.3. 토크-회전속도 관계

본문내용

1. 자여자 직류 발전기와 전동기의 특성 및 제어
1.1. 자여자 발전기의 무부하 포화곡선

자여자 발전기의 무부하 포화곡선은 발전기의 계자전류와 무부하 단자전압(기전력)의 관계를 나타낸 곡선이다. 계자전류를 증가시키면 유도기전력이 증가하는데, 이때 그래프는 비선형적으로 나타난다.

이는 계자철심의 자기포화 현상 때문이다. 계자 전류를 지속적으로 증가시키면 계자철심이 최대로 자속을 뽑아낼 수 있는 포화 상태에 도달하게 된다. 이 상태에서는 계자 전류를 더 증가시켜도 자속은 더 이상 증가하지 않게 된다. 결과적으로 계자 전류 증가에 따른 유도기전력의 증가량이 점점 작아지게 되어 비선형적인 곡선을 그리게 된다.

한편, 계자 전류를 다시 감소시키면 유도기전력도 감소하게 되는데, 이때 계자철심에 잔류자기가 남아 유도기전력이 완전히 0이 되지는 않는다. 이러한 현상을 히스테리시스 현상이라고 한다. 이러한 자기포화와 히스테리시스 특성으로 인해 무부하 포화곡선은 비선형적으로 나타나게 된다.

1.2. 계자전류에 따른 유도기전력 변화

계자전류에 따른 유도기전력 변화는 다음과 같다.

계자전류가 증가함에 따라 발전기의 무부하 단자전압, 즉 유도기전력도 증가한다. 이는 계자전류가 늘어날수록 자속이 증가하기 때문이다. 자속이 증가하면 전기자 코일에 쇄교되는 자속이 늘어나 유도기전력도 높아지게 된다.

실험 결과에 따르면, 계자전류가 0.03A일 때 유도기전력은 10V였지만, 계자전류가 1.75A로 증가하면 유도기전력도 95V로 크게 상승하였다. 그러나 계자전류 증가에 따른 유도기전력 상승은 비선형적인 그래프로 나타났다. 이는 계자 철심의 자기포화 현상 때문이다.

계자전류를 지속적으로 증가시키면 어느 시점부터는 자속이 더 이상 늘어나지 않고 포화상태에 도달하게 된다. 이 때문에 계자전류와 유도기전력의 관계가 비선형적으로 나타난다. 또한 계자전류를 줄이면 유도기전력도 다시 감소하지만, 이 때 잔류자기로 인해 기전력이 완전히 0이 되지는 않는 히스테리시스 현상이 관찰된다.

1.3. 계자저항 조절에 따른 회전속도 변화

계자저항 조절에 따른 회전속도 변화는 다음과 같다.

전동기의 계자저항을 조절하면 회전속도가 변화하게 된다. 계자저항을 낮추면 계자전류가 증가하여 자속이 강해지므로 회전속도가 빨라진다....

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