Lecture 직류 전동기의 실험법

직류기의 철손 및 기계손 측정

저항 측정

전기자와 계자에 직류전원을 연결하고 전류가 정격전류의 25[%]가 될때까지 전압을 올린다. 전압($V_{m}$), 전류($I_{m}$), 온도($t_{m}$)를 측정한다.

$$R_m = \dfrac{V_m}{I_m}$$

원하는 온도의 저항값은 $R_2 = R_m [1 + \alpha(t_{wanted} - t_m)]$

여기서, $\alpha$ 는 저항의 온도계수로 동은 $20 ^\circ$에 있어서 0.00393이다.

철손 측정

직류기의 철손을 측정한다. 철손을 측정하는 방법은 발전기로 측정하는 방법과 전동기로 측정하는 방법이 있다.

발전기법

피시험기($G$)를 타여 발전기로 동작한다.

소출력 전동기($M$)으로 $G$를 정격 속도로 구동한다. $G$의 계자 전류($I_{fn}$)를 조정하여 단자 전압($V_{gn}$)이 정격전압이 되도록 만든다.

1. $M$의 입력전력($P_{m2g}$) 과 입력전류($I_{1}$)를 측정한다.

2. $P_{m2g}$에서 전동기$M$의 동손($P_{mc}=R_aI_{1}^2$)을 뺀다.

$$\tag{1} P_1 = P_{m2g} - P_{mc}$$

$P_1$은 $M$에서 $G$에 공급한 에너지와 $M$의 기계손실과 철손이 포함된다.

3. $M$을 $G$와 분리한 후 단독운전으로 $P_{m}$와 $I_o$측정한다.

4. $P_m$에서 동손($P_{mc0} = R_aI_o^2$)을 뺀다.

$$\tag{2} P_o = P_m -P_{mco}$$

$P_o$는 $M$의 기계손실과 철손이 포함된다.

식(1)에서 식(2)를 빼면 $G$에 공급된 에너지를 나타낸다.

5. $P_{g1} = P_1 - P_o = (P_{m2g} - P_{mc})-(P_m - P_{mco})$

$P_{g1}$는 $G$에 공급된 에너지로 G의 기계손과 철손이다.

$G$의 여자 전류$I_{fo}$를 0으로하고 1에서 5의 과정을 실행한다. 5의 과정에서 얻는 $P_{g0}$는 $G$의 기계손실($P_{gm}$)이 된다.

피시험기 G의 기계손은 $P_{gm}$이고 철손은 $P_{gi} = P_{g1} - P_{gm}$이 된다.

전동기법

피시험기를 전동기로 운전한다. 정격속도, 무부하로 운전한다.

1. 입력 전압($V$)에 대한 입력 전류($I_a$)측정하여 철손과 기계손의 합($W= VI_a - I^2_aR_a$)과 내부기전력($E_a= V - I_aR_a$)을 구한다.

2. $V$ 를 바꾸어 $W$와 $E$의 관계를 구하고 이를 그래프로 나타낸다.

3. 그래프에서 곡선을 $E_a=0$까지 연장하여 철손$W_i$를 구한다.

전동기의 토크 측정

보조 발전기법

프로니 브레이크법

• 회전축과 암 사이에 발생하는 마찰력으로 열이 많이 발생한다.

• 전기동력계법

온도시험

전부하에서의 표면 상승 온도를 측정한다.

• 저항법

  • 온도가 오르면 저항이 증가($R_2 = R_1 [1 + \alpha(t_2 - t_1)]$)로 내부온도 T를 구한다.

• 실부하법

  • 소용량기에서 물저항, 전구, 전기 동력계, 프로니 브레이크 등의 부하를 사용하여 온도를 상승 시킨다.

• 반환부하법

  • 철손과 구리손만을 공급하여 시험한다.

  • 홉킨슨법(Hopkinson)

    • 보조 전동기로 손실을 공급한다.

  • 블론델법(Blondel)

    • 보조 전동기 및 부스터로 손실을 공급한다.

  • 카프법(Kapp)

    • 손실을 전원에서 공급한다.