DC Machine 직류기

(2024-06-22)

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1. 직류기

ㅇ 교류가 아닌, 직류를 발전(직류 발전기)하거나, 직류로 구동(직류 전동기)되는 전기기기

2. 직류기의 구분

ㅇ 용도별 구분
- 직류 발전기
. 직류 전압을 발생시키는 발전기
. 토크가 회전방향과 반대로 작용
. 자속과 도체가 쇄교하는 방향,각도에 따라, 시변 교류 전력이 발생됨
.. 이때, 교류 → 직류 변환을 위해, 정류자를 설치하며,
.. 양질의 직류를 얻기위해, 정류자편수를 늘려, 맥동율을 줄이고 있음
. 현재, 발전기 대부분이, 교류 발전기를 사용
.. 다만, 이론적으로 쉬워 전기기기의 기본이 됨
.. 일부, 특수 용도에 한해서 만 사용됨
.. 例) 축전기 충전용, 통신기기 전원, 전기철도 전등, 선박용 등
. 기본원리 : 플레밍 오른손 법칙

- 직류 전동기
. 전류 전압으로 회전 구동력을 얻는 전동기
. 토크가 회전방향과 같은 방향으로 작용
. 현재, 많은 산업적 응용에 폭넓게 사용되며, 사용되어 왔던 전동기
.. (컨베이어,크레인,공작기계,인쇄기,송풍기,전기기관차 등 대형 및 서보모터 등 소형)
. 기본원리 : 플레밍 왼손 법칙

* 구조,원리적으로, 직류 발전기 및 직류 전동기는 동일함
. 직류 전류를 공급하여 회전 토크를 발생 => 직류 전동기
. 외부에서 주어진 회전 토크로부터 발생된 유도 기전력으로 직류 생성 => 직류 발전기

ㅇ 여자방식별 구분 ☞ 여자(勵磁)(Excitation) 참조
- 타 여자식 (seperate excitation)
. 계자 및 전기자 각각 별도로 전원 공급
- 자 여자식 (self excitation)
. 전기자에 발생된 기전력으로 계자 전류를 흘리게함
.. 분권 계자 권선(Shunt Field Winding)
.. 직권 계자 권선(Series Field Winding)
.. 복권식

3. 직류기의 특징

ㅇ 상대적으로 구성이 단순함
- 고정자 : 계자
- 회전자 : 전기자
- 정류 : 정류자

* 주로, 회전 전기자형 (고정 계자형 : 계자 권선이 고정됨)

ㅇ 제어 용이
- 정밀 제어 가능, 비교적 손쉽게 다양한 속도 범위 제어 가능
. 정지에서 정격속도까지 아주 미세한 간격으로 조정 가능

ㅇ 내부는 교류, 외부 단자는 직류 사용
- 직류기 내부는, 교류기 처럼 교류 전압,전류를 사용하지만,
- 직류기 외부 단자는, 직류를 사용

ㅇ 정류(Commutation) 특성
- 기기 내 교류 -> 직류 전압으로 변환시켜주는 장치로써, 정류자(Commutator) 있음
- 이 때문에, 직류기를 정류 기기 (Commutating Machine) 라고도 함

ㅇ 전기자 권선법
- 주로, 고상권, 폐로권, 이층권을 사용

ㅇ 주요 손실
- 철손, 동손, 기계손, 표유 부하손

4. 직류기의 구조

ㅇ 크게, 세 부분으로 구성
- 고정자 : 계자, 계철
- 회전자 : 전기자, 축(Shaft)
- 정류 : 정류자 (회전자에 붙어 회전함), 브러시 (고정되어있음)

ㅇ 회전자 (Rotor)
- 계자(고정자)의 N극,S극 사이에서 회전이 가능한 원통형 구조

ㅇ 정류자 및 브러시 : 기계적 정류 접점
- 회전자가 회전함에 따라, 전기자 권선에 전류 도통을 위해 기계적 접점 필요