DC 모터는 다양한 응용 분야에 사용되는 다양한 전자 장비에서 볼 수 있는 유비쿼터스 기계입니다.

일반적으로 이러한 모터는 일종의 회전 또는 모션 생성 제어가 필요한 장비에 배포됩니다.직류 모터는 많은 전기 공학 프로젝트에서 필수적인 구성 요소입니다.DC 모터 작동과 모터 속도 조절을 잘 이해하면 엔지니어는 보다 효율적인 모션 제어를 달성하는 애플리케이션을 설계할 수 있습니다.

이 기사에서는 사용 가능한 DC 모터 유형, 작동 모드 및 속도 제어를 달성하는 방법을 자세히 살펴보겠습니다.

DC 모터란 무엇입니까?

좋다AC 모터, DC 모터는 또한 전기 에너지를 기계 에너지로 변환합니다.이들의 작동은 전류를 생성하는 DC 발전기의 반대입니다.AC 모터와 달리 DC 모터는 DC 전원(비정현파, 단방향 전원)으로 작동합니다.

기본구조

DC 모터는 다양한 방식으로 설계되었지만 모두 다음과 같은 기본 부품을 포함합니다.

• 로터(회전하는 기계 부분, "전기자"라고도 함)
• 고정자(계자 권선 또는 모터의 "고정" 부분)
• 정류자(모터 유형에 따라 브러시 또는 브러시리스 가능)
• 자기장 자석(로터에 연결된 축을 회전시키는 자기장 제공)

실제로 DC 모터는 회전하는 전기자에 의해 생성된 자기장과 고정자 또는 고정 부품의 자기장 사이의 상호 작용을 기반으로 작동합니다.

센서리스 DC 브러시리스 모터 컨트롤러.사용된 이미지:켄지 머지.

동작 원리

DC 모터는 전류가 흐르는 도체가 자기장에 놓일 때 힘을 받는다는 패러데이의 전자기학 원리에 따라 작동합니다.플레밍의 "전기 모터의 왼손 법칙"에 따르면 이 도체의 운동은 항상 전류 및 자기장에 수직인 방향입니다.

수학적으로 이 힘은 F = BIL(여기서 F는 힘, B는 자기장, I는 전류, L은 도체의 길이)로 표현할 수 있습니다.

DC 모터의 유형

DC 모터는 구성에 따라 다양한 범주로 분류됩니다.가장 일반적인 유형에는 브러시 또는 브러시리스, 영구 자석, 직렬 및 병렬이 포함됩니다.

브러시형 및 브러시리스 모터

브러시드 DC 모터뼈대에서 전류를 전도하거나 전달하기 위한 한 쌍의 흑연 또는 카본 브러시를 사용합니다.이러한 브러시는 일반적으로 정류자 가까이에 보관됩니다.DC 모터 브러시의 다른 유용한 기능으로는 스파크 없는 작동 보장, 회전 중 전류 방향 제어, 정류자를 깨끗하게 유지하는 것 등이 있습니다.

브러시리스 DC 모터탄소 또는 흑연 브러시를 포함하지 마십시오.일반적으로 고정 전기자 주위를 회전하는 하나 이상의 영구 자석이 포함되어 있습니다.브러시 대신 브러시리스 DC 모터는 전자 회로를 활용하여 회전 방향과 속도를 제어합니다.

영구자석 모터

영구 자석 모터는 두 개의 반대 영구 자석으로 둘러싸인 회전자로 구성됩니다.자석은 DC가 통과할 때 자기장 자속을 공급하며, 이로 인해 극성에 따라 회전자가 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 회전하게 됩니다.이러한 유형의 모터의 주요 이점은 일정한 주파수의 동기 속도로 작동할 수 있어 최적의 속도 조절이 가능하다는 것입니다.

직렬 권선 DC 모터

직렬 모터에는 고정자(보통 구리 막대로 만들어짐) 권선과 계자 권선(구리 코일)이 직렬로 연결되어 있습니다.결과적으로 전기자 전류와 계자 전류는 동일합니다.높은 전류는 공급 장치에서 션트 모터보다 더 두껍고 적은 계자 권선으로 직접 흐릅니다.계자 권선의 두께는 모터의 부하 전달 용량을 증가시키고 직렬 DC 모터에 매우 높은 토크를 제공하는 강력한 자기장을 생성합니다.

션트 DC 모터

션트 DC 모터에는 전기자와 계자 권선이 병렬로 연결되어 있습니다.병렬 연결로 인해 두 권선은 별도로 여자되더라도 동일한 공급 전압을 받습니다.션트 모터는 일반적으로 작동 중에 강력한 자기장을 생성하는 직렬 모터보다 권선에 더 많은 권선이 있습니다.션트 모터는 다양한 부하에서도 탁월한 속도 조절 기능을 제공할 수 있습니다.그러나 일반적으로 직렬 모터의 높은 시동 토크가 부족합니다.

미니 드릴에 설치된 모터 및 속도 제어 회로.사용된 이미지:딜샨 R. 자야코디

DC 모터 속도 제어

직렬 DC 모터에서 속도 조절을 달성하는 세 가지 주요 방법은 자속 제어, 전압 제어 및 전기자 저항 제어입니다.

1. 자속 제어 방법

자속 제어 방식에서는 가변 저항기(가변 저항기의 일종)가 계자 권선과 직렬로 연결됩니다.이 구성 요소의 목적은 권선의 직렬 저항을 증가시켜 자속을 감소시켜 결과적으로 모터 속도를 높이는 것입니다.

2. 전압 조정 방법

가변 조절 방법은 일반적으로 션트 DC 모터에 사용됩니다.전압 조정 제어를 달성하는 방법에는 두 가지가 있습니다.

• 전기자에 다양한 전압을 공급하면서 션트 필드를 고정된 여자 전압에 연결(다중 전압 제어라고도 함)
• 전기자에 공급되는 전압 변화(Ward Leonard 방법이라고도 함)

3. 전기자 저항 제어 방법

전기자 저항 제어는 모터의 속도가 역기전력에 정비례한다는 원리를 기반으로 합니다.따라서 공급 전압과 전기자 저항이 일정한 값으로 유지되면 모터의 속도는 전기자 전류에 정비례합니다.