직류기의 기동

직류 전동기의 기동

직류 전동기가 정지하고 있는 상태에서 전기자 권선에는 역기전력이 없다. 이때 정격 전압을 인가하면 전기자 회로 저항은 크기 않으므로 정격 전류의 수배~수십배의 전류가 흐르게 된다.

큰 기동 전류는 절연물의 수명이 단축되고, 소손될수도 있다.

소형 전동기는 전기자저항이 크고 관성이 작아서 금방 가속되므로 큰 문제가 되지 않지만 중대형 직류전동기 부하의 관성이 큰 경우 기동 지속시간이 길어져 심각한 문제가 발생한다.

직류전동기의 기동전류는 전부하전류의 200~250%내외로 제한된다.

직렬 저항 기동법

전기자에 직렬로 기동용 저항을 접속하여 전동기에 인가되는 전압을 낮추는 역할을 한다.

수동식 기동기

전동기의 속도가 올라감에 따라 직렬 저항을 감소시켜 가는 방식이다.
동작 과정은 다음과 같다.
- $R_f$ 의 위치를 영으로 하여 자속을 가능한 한 크게만든다.
- 가변 저항의 a점에 접촉시킨다. (모든 저항을 삽입한다)
- 스위치 S 투입한다.
- 전동기 회전 시작한다. 전동기에 인가된 전압은 $V = V_t - R_{t_a} I_a$
- 속도 상승과 함께 핸들(H)을 시계 방향으로 b접점에 연결한다. 이때 전동기 전기자에 인가되는 전압은 $V = V_t - E_{a_a}R_{t_b} I_a$
- 위 과정을 가변 저항이 0이 될때까지 혹은 d접점에 연결될때까지 진행한다.
- 전동기 동작을 멈추면 (스위치 S를 끄면) 가변 저항의 핸들을 처음 위치로 돌아가게 만들고 정지한다.

자동형 기동기

동작 과정은 다음과 같다.
- 스위치 S를 투입하면 분권 계자 권선에 전류( $I_f$ )가 흐른다.
- 기동 버튼 $S_s$ 를 누른다.
- 전자석 $M$ 이 동작하여 $M_1$ , $M_2$ , $M_3$ , $M_4$ 가 닫힌다.
- $M_1$ 이 닫히면 $S_s$ 에서 손을 떼도 $M_1$ 이 닫혀있으므로 전자석 $M$ 은 계속 동작하게 된다.
- $M_2$ 와 $M_3$ 가 닫히면 전동기에 $R_1 + R_2 + R_3$ 가 추가된 상태로 전동기가 기동하기 시작한다.
- $M_4$ 가 닫히면 시간지연 릴레이 TD1가 동작을 시작한다.
- 일정시간(시간지연 릴레이에 세팅해 놓은 시간)이 지나면 1TD가 작동하며 $M_{TD1}$ 이 닫힌다.
- $M_{TD1}$ 이 닫히면 전동기에 $R_2 + R_3$ 가 추가된 상태로 전동기가 동작한다. 또한, TD2가 동작을 시작한다.
- 일정시간(시간지연 릴레이에 세팅해 놓은 시간)이 지나면 TD2가 작동하며 $M_{TD2}$ 이 닫힌다.
- $M_{TD2}$ 이 닫히면 전동기에 $R_3$ 가 추가된 상태로 전동기가 동작한다. 또한, TD3가 동작을 시작한다.
- 일정시간(시간지연 릴레이에 세팅해 놓은 시간)이 지나면 TD3가 작동하며 $M_{TD3}$ 이 닫힌다.
- $M_{TD3}$ 이 닫히면 전동기에 가변저항을 바이패스하여 전동기가 동작한다.
- 전동기를 멈추려면 정지 버튼 $S_c$ 를 누른다.
- $S_c$ 가 눌리면 전자석 $M$ 이 차단되어 $M_1$ , $M_2$ , $M_3$ , $M_4$ 가 차단된다.
- $M_2$ , $M_3$ 가 차단되어 전동기가 멈추게 된다.

저감 전압 기동법

– 기동 전류를 작게 하기 위해 기동시의 인가전압을 저감하는 방법

전용 전원에 의한 기동

전용 직류 발전기에 의한 기동

워드 레어너드 방식 참조
직류 발전기의 계자 전류를 제어하여 발전기 출력 전압을 조정하여 전동기의 단자 전압을 제어한다.
전동기의 가속과 함께 발전기의 출력 전압을 증가시킨다. (스무드한 기동이 가능)

전용 정지형 전원에 의한 기동

정지 레어너드 방식 참조
전력용 반도체 소자의 발달
교류 전력을 직류 전력으로 변환 - 위상 제어 방식(phase control system) - 싸이리스터 정류 회로의 점호 위상을 제어
직류 초퍼 방식 참조
직류 초퍼 방식(dc chopper system) - chopper에 의해 전원 전압을 ON, OFF

전동기의 직병렬 접속에 의한 기동

부스터법 참조
복수개의 전동기를 가지는 경우
- 전동기를 직렬로 접속 (전류는 병렬로 기동하는 경우의 1/2)
- 직렬 저항 $R_s$ 를 연결
- 가속과 함께 $R_s$ 를 작게
- $R_s$ 가 0에서 전동기를 병렬로 접속, 재차 $R_s$ 를 삽입
- 가속과 함께 $R_s$ 를 작게하여 기동을 종료

강의노트 직류기의 기동