02 기계-전기 에너지 변환의 기초.

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1 02 기계-전기 에너지 변환의 기초

2 기계-전기 에너지 변환의 기초 토크 r <고속 저토크용> 2r <저속 고토크용>

3 기계-전기 에너지 변환의 기초 5.2 힘(토크) 힘(토크)의 일반식 로렌츠의 힘 자계에서 발생되는 자기적인 힘
① 마그네틱 힘(magnetic force) :자계내에서 전류가 흐르는 도체에는 자속의 방향과 전류의 방향에 수직방향으로 힘이 발생 ② 릴럭턴스 힘(reluctance force) :자계내에서 자성체가 받는 힘은 자성체가 가지고 있는 포텐셜 에너지를 최소화하는 방향으로 힘이 발생 ③ 자기왜곡(magnetostriction) :어떤 물질에 자계를 가하면 자계의 방향에 따라 물체가 팽창, 수축하는 힘이 발생 릴럭턴스 토크: 영구자석에 의한 자속과 자기저항이 최소인 철에 정렬 하려는 힘 마그네틱 토크: 영구자석에 의한 자속과 전류에 의한 자속이 서로 정렬 하려는 힘

4 기계-전기 에너지 변환의 기초 마그네틱 힘(토크) 극간격 코일피치 그림 5.5 폐회로로 연결된 코일 구조에서의 속도기전력

5 기계-전기 에너지 변환의 기초 릴럭턴스 힘(토크) 그림 5.11 릴럭턴스 토크의 발생원리 Description 1 Rod 2
Plunger 3 Steel Ball 4 Cub 5 Primary Plate 6 Coil 7 Secondary Plate 8 Frame 릴럭턴스 힘(토크) 그림 5.11 릴럭턴스 토크의 발생원리

6 기계-전기 에너지 변환의 기초 5.2 힘(토크) 릴럭턴스 힘(토크) (b) 자기에너지
그림 5.12 회전기의 발생토크 (2극 6슬롯) (b) 자기에너지 (c) 코깅토크

7 기계-전기 에너지 변환의 기초 예제5.4) 다음 그림은 여러가지 형태의 전기기기를 나타내고 있다. 그림 (a)는 돌극형 동기전동기의 일반적인 형상이고, (b)는 직류전동기의 형태이고, (c)는 이중 돌극형 동기기의 형태이며, 또한 (d)는 원통형 유도전동기, 동기전동기의 전 형적인형태를 나타내고 있다. 이와 같은 형태의 전동기에서는 고정자와 회 전자의 상호인덕턴스가 변하므로 모두 마그네틱 토크는 발생하는데 릴럭턴 스 토크는 발생되는지 알아보시오 (a) (b) (c) (d)

8 기계-전기 에너지 변환의 기초 5.3 유도기전력과 힘의 동시성 발전기에서 유도기전력과 힘
-발전기에서 유도기전력과 힘이 동시에 발생 -이 힘을 이길 수 있는 힘을 외부에서 가해줘야 계속해서 도체가 운동할 수 있다. *발전기에서 손실이 없다고 가정하면 외부에서 전달해야 할 동력은 속도와 힘의 곱이다.

9 기계-전기 에너지 변환의 기초 5.3 유도기전력과 힘의 동시성 전동기에서의 힘과 유도기전력(역기전력)
-전동기에서 힘과 역기전력이 동시에 발생 -전압은 역기전력 보다 더 큰 전압이 필요

10 기계-전기 에너지 변환의 기초 5.5 전기기기의 구조 기본구조 (Yoke)

11 기계-전기 에너지 변환의 기초 5.5 전기기기의 구조 기본구조 Motor balancing
*효율 및 출력을 고려할때 공극이 작아야 하므로 회전자 발란싱을 해준다.

12 기계-전기 에너지 변환의 기초 Rotor ass’y 베어링 Stator ass’y

13 기계-전기 에너지 변환의 기초 5.5 전기기기의 구조 전기적인 구조 직류기 교류기

14 기계-전기 에너지 변환의 기초 5.5 전기기기의 구조 전기적인 구조 브러시-슬립링의 구조 브러시-정류자의 구조

15 기계-전기 에너지 변환의 기초 5.5 전기기기의 구조 회전 전기자형 회전 계자형 *대부분의 모터는 회전 전기자형이다.
이유: 계자에 비해 전기자에 대전류가 인가 됨 열적인 측면을 고려한다면 회전 전기자형이 유리함 *직류기는 전기자에 흐르는 전류를 자극의 위치에 따라 자동적으로 바꾸어 줘야 하므로 회전전기자형이 아니면 구현될 수 없다.

16 기계-전기 에너지 변환의 기초 5.5 전기기기의 구조 유도전동기의 기계적 구조

17 기계-전기 에너지 변환의 기초 5.6 권선법(winding method) 권선법의 기초 ①도체(conductor), 도체수,
턴수, 코일, 코일변(coil side), 권선(winding), 권선법 : ② 극피치(pole pitch) : ③ 권선피치(winding pitch) : ④ 병렬회로수 : ⑤ 직렬회로수 :

18 기계-전기 에너지 변환의 기초 5.6 권선법(winding method) 권선법의 종류 환상권 고상권 개로권 폐로권
엔드코일 이외에는 모든 도체가 유도기전력과 토크를 발생하므로 재료의 이용률이 높아 출력밀도가 높은 권선법이다. 대부분 전기기기는 고상권이다. 환상권 고상권 대부분 전기기기는 폐로권이다. 개로권 폐로권

19 기계-전기 에너지 변환의 기초 5.6 권선법(winding method) 권선법의 종류 전절권 단절권 단층권 2층권

20 기계-전기 에너지 변환의 기초 5.6 권선법(winding method) 권선법의 종류 집중권 분포권 집중권 중권 파권

21 기계-전기 에너지 변환의 기초 5.6 권선법(winding method) 직류기와 교류기의 권선법

22 기계-전기 에너지 변환의 기초 5.7 부하 특성 및 운전속도 결정의 원리 회전기의 운동방정식과 부하 특성
전동기의 토크, 관성모멘트, 각속도, 마찰계수, 비틀림계수, 부하토크 공작기계: 스핀들 부하, 하드디스크&CD롬, 철강압연기 1.터보기기 (펌프, 팬, 송풍기) 2.견인부하? 1.컴프레서 (냉장고, 에어컨, 고압펌프) 2.컨베이어, 인쇄기 =>기동 시 매우 큰 토크 필요

23 기계-전기 에너지 변환의 기초 5.7 부하 특성 및 운전속도 결정의 원리 전동기의 속도-토크 특성 타여자 직류기 유도기 동기기

24 기계-전기 에너지 변환의 기초 5.7 부하 특성 및 운전속도 결정의 원리 전동기의 속도-토크 특성 속도 결정의 원리

25 기계-전기 에너지 변환의 기초 5.8 전기기기의 운전영역 및 속도제어 전기기기의 4상한 운전

26 기계-전기 에너지 변환의 기초 5.8 전기기기의 운전영역 및 속도제어 속도제어 제어블록도
위치를 제어하기 위해서는 속도를 제어해야 한다. (출력이 속도) 속도를 제어하기 위해서는 전류를 제어해야 한다. (출력이 전류) 전류를 제어하기 위해서는 전압를 제어해야 한다. (출력이 전압) 제어블록도

27 기계-전기 에너지 변환의 기초 5.8 전기기기의 운전영역 및 속도제어 속도제어 일정 속도제어 가변속제어

28 기계-전기 에너지 변환의 기초 5.8 전기기기의 운전영역 및 속도제어 다극기에서 전기기기의 속도와 위치 2극 모터 4극 모터

29 기계-전기 에너지 변환의 기초 5.9 전동기의 분류

30 기계-전기 에너지 변환의 기초 5.9 전동기의 분류