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부산대학교 응용전기전자실험2 결과보고서(1. 직류전동기 실습 장비 결과보고서)

"부산대학교 응용전기전자실험2 결과보고서(1. 직류전동기 실습 장비 결과보고서)"에 대한 내용입니다.
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최초등록일 2023.10.19 최종저작일 2022.09
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부산대학교 응용전기전자실험2 결과보고서(1. 직류전동기 실습 장비 결과보고서)
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    소개

    "부산대학교 응용전기전자실험2 결과보고서(1. 직류전동기 실습 장비 결과보고서)"에 대한 내용입니다.

    목차

    1. 실험 목적
    1) 직류 분권 전동기
    2) 직류 직권 전동기

    2. 실험 결과
    1) 직류 분권 전동기
    2) 직류 직권 전동기

    3. 실험 해석
    1) 직류 분권 전동기
    2) 직류 직권 전동기

    4. 토크 0에 대한 고찰

    본문내용

    1. 실험 목적

    1) 직류 분권 전동기
    - 직류 분권 전동기의 토크와 속도에 관한 실습
    - 직류 분권 전동기의 효율 계산

    2) 직류 직권 전동기
    - 직류 직권 전동기의 토크와 속도에 관한 실습
    - 직류 직권 전동기의 효율 계산

    2. 실험 결과

    1) 직류 분권 전동기

    1. a) 무부하시 전동기 속도가 회전속도계상에 1800r/min이 되도록 분권계자 가감저항기를 조정한다. (전압계 상에 정확히 120Vdc가 나타나도록 한다.)
    b) 전류계 상에 전동기의 속도가 1800r/min이 되었을 때, 선 전류를 측정한다. 측정 값들을 도표 3-1에 기록한다.

    2. a) 고정자 하우징에 표시된 눈금이 3 Ibf.in가 될 때까지 전기동력계의 조절 손잡 이를 변화시켜, 직류 전동기에 부하를 공급한다. (정확히 120Vdc를 유지하기 위해 필요시는 전원 공급 장치를 재조정한다.)
    b) 선 전류와 전동기 속도를 측정한다. 이 값들을 도표 3-1에 기록한다.
    c) 120Vdc 입력을 유지하며, 도표에 열거한 각 토크값에 대한 선 전류와 전동기 속도를 측정한다.
    d) 전압을 0으로 돌린 후 전원 공급 장치를 끈다.

    <중 략>

    2) 직류 직권 전동기

    1. a) 전원을 켠다. 전동기가 회전하기 시작할 때까지 직류 전압을 점차적으로 증가시 킨다. 만일 회전방향이 시계 방향이 아니며 전원을 끈 후 직권계자 연결을 바꾼다. b) 가변 전압이 정확히 120Vdc가 되도록 조정한다.

    2. a) 고정자 하우징에 표시된 눈금이 12 Ibj. in가 될 때까지 전기 동력계의 조절 손 잡이를 변화시켜 직류 직권 전동기의 부하를 조정한다. (정확히 120Vdc를 유지하 기 위해 필요시는 전원 공급 장치를 재조정한다.)
    b) 선 전류와 전동기 속도를 회전 속도계를 사용하여 측정한다. 이 값들을 도표 4-1에 기록한다.
    c) 120Vdc 입력을 유지하며, 도표 상에 열거한 각 토크 값에 대한 선 전류와 전동기 속도를 측정한다.

    참고자료

    · 없음
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    • 1. 직류 분권 전동기
      직류 분권 전동기는 산업 현장에서 가장 널리 사용되는 전동기 중 하나입니다. 이 전동기는 자장 코일이 전기자 코일과 병렬로 연결되어 있어 부하 변화에 따른 속도 변화가 적은 특징을 가집니다. 특히 일정한 속도 유지가 필요한 응용 분야에서 우수한 성능을 발휘합니다. 다만 정류자와 브러시의 유지보수가 필요하고, 초기 토크가 직권 전동기보다 낮다는 단점이 있습니다. 현대에는 전력 전자 기술의 발전으로 인해 AC 유도 전동기나 BLDC 전동기로의 전환이 진행 중이지만, 여전히 정밀한 속도 제어가 필요한 분야에서는 중요한 역할을 하고 있습니다.
    • 2. 직류 직권 전동기
      직류 직권 전동기는 자장 코일이 전기자 코일과 직렬로 연결되어 있어 부하가 증가할수록 자장이 강해지는 특성을 가집니다. 이로 인해 초기 토크가 매우 크므로 크레인, 호이스트 등 무거운 부하를 들어올려야 하는 용도에 적합합니다. 그러나 부하가 감소하면 속도가 급격히 증가하는 문제가 있어 무부하 운전이 위험합니다. 또한 속도 제어가 어렵고 효율이 분권 전동기보다 낮은 편입니다. 현대 산업에서는 안전성과 제어 용이성 때문에 사용이 감소하고 있으나, 특정 중장비 분야에서는 여전히 필요한 전동기입니다.
    • 3. 전동기 효율 및 전력 관계
      전동기의 효율은 입력 전력 대비 출력 전력의 비율로 정의되며, 산업 에너지 절감의 핵심 지표입니다. 직류 전동기의 효율은 일반적으로 75~90% 범위에서 변동하며, 부하율에 따라 달라집니다. 입력 전력은 전압과 전류의 곱으로 계산되고, 출력 전력은 토크와 각속도의 곱으로 표현됩니다. 손실은 주로 구리 손실, 철 손실, 기계적 손실로 구성됩니다. 효율을 높이기 위해서는 적절한 부하 조건에서 운전하고, 정기적인 유지보수를 통해 마찰 손실을 최소화해야 합니다. 현대에는 고효율 전동기 개발과 변속 드라이브 기술이 에너지 절감에 중요한 역할을 하고 있습니다.
    • 4. 무부하 운전 및 내부 부하 분석
      무부하 운전은 전동기가 외부 부하 없이 회전하는 상태로, 이때 입력 전력은 주로 내부 손실을 보상하는 데 사용됩니다. 직류 전동기의 무부하 전류는 부하 전류보다 훨씬 작지만, 여전히 철 손실과 기계적 마찰 손실이 발생합니다. 특히 직류 직권 전동기는 무부하 운전 시 속도가 과도하게 증가하여 전동기 손상 위험이 있으므로 피해야 합니다. 내부 부하 분석을 통해 전동기의 상태를 진단할 수 있으며, 비정상적인 진동이나 소음은 베어링 마모나 정류자 문제를 나타낼 수 있습니다. 효율적인 운전을 위해서는 정격 부하의 50~100% 범위에서 운전하는 것이 권장되며, 정기적인 상태 모니터링이 필요합니다.
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