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DC 모터의 여자 모드는 자기장 발생원과 작동 특성을 직접적으로 결정합니다. 다양한 여자 모드의 분류와 그 성능 특성을 명확히 하는 것은 모터가 다양한 작동 조건에 어떻게 적응하는지 이해하는 데 필수적이며, 실제 적용 분야에서 모터를 선택하는 데 중요한 기준을 제공합니다.
DC 모터의 여자 모드는 주로 계자 권선과 전기자 권선의 연결 관계에 따라 분류됩니다. 일반적인 유형으로는 분리 여자, 분로 여자, 직렬 여자, 그리고 복합 여자 등이 있으며, 각 유형 간에는 성능 특성에 상당한 차이가 있습니다.
첫째, 분리 여자 DC 모터입니다. 계자 권선은 전기자 권선과 완전히 독립적입니다. 계자 전류는 외부의 독립된 DC 전원에서 공급되며 전기자 전압이나 전기자 전류와 관련이 없습니다. 성능 특성 측면에서 분리 여자 모터의 주 자속은 안정적이며 전기자 전류 변화에 영향을 받지 않습니다. 따라서 속도 안정성이 높고 부하 변동에도 속도 변화가 적습니다. 동시에 계자 전류를 독립적으로 조정하여 약한 계자 속도 증가를 달성하거나, 전기자 전압을 조정하여 정격 속도 이하에서 부드러운 속도 조절을 실현할 수 있어 넓은 속도 조절 범위와 높은 정확도를 제공합니다. 그러나 이러한 유형의 모터는 추가적인 독립 여자 전원이 필요하기 때문에 장비 비용이 상대적으로 높습니다. 정밀 공작 기계 스핀들 구동 및 DC 타코제너레이터와 같이 속도 안정성과 속도 조절 정확도에 대한 요구 사항이 엄격한 환경에 적합합니다.
둘째, 분권 여자 직류 전동기입니다. 계자 권선은 동일한 직류 전원에 걸쳐 전기자 권선과 병렬로 연결됩니다. 계자 전류는 전원 전압에 의해 결정되며 전기자 전류와는 무관합니다. 분권 여자 전동기의 성능은 타여자 전동기와 유사합니다. 주 자속은 비교적 안정적이며, 속도는 부하의 영향을 덜 받고, 동작 특성도 안정적입니다. 또한, 별도의 여자 전원이 필요하지 않아 타여자 전동기보다 장비 구조가 간단하고 비용도 저렴합니다. 그러나 분권 권선이 갑자기 단선되면 주 자속이 급격히 감소하고 전기자 속도가 크게 증가하여 "폭주" 사고가 발생할 수 있다는 점에 유의해야 합니다. 따라서 실제 적용에서는 계자 회로 보호 장치를 설치해야 합니다. 분권 여자 전동기는 부하 변화가 적고 속도 안정성에 대한 특정 요구 사항이 있는 경우(예: 워터 펌프, 팬, 컨베이어 구동)에 적합합니다.
셋째, 직렬 여자 직류 전동기입니다. 계자 권선은 전기자 권선과 직렬로 연결되어 있으므로 계자 전류는 전기자 전류와 같습니다. 이 유형의 전동기의 주 자속은 전기자 전류(부하)에 따라 크게 변합니다. 부하가 증가하면 전기자 전류가 증가하고 주 자속이 강해지면서 속도가 급격히 감소합니다. 부하가 감소하면 전기자 전류가 감소하고 주 자속이 약해지면서 속도가 크게 증가합니다. 이는 "경부하에서는 고속, 중부하에서는 저속"의 특성입니다. 동시에 직렬 여자 전동기는 기동 시 전기자 전류가 크고 주 자속이 강하기 때문에 기동 토크가 크고 중부하로 기동해야 하는 경우에 적합합니다. 그러나 부하에 따른 속도 변동이 심하고 경부하에서 "폭주"하는 경향이 있기 때문에 직렬 여자 전동기는 속도 안정성이 높은 경우에는 적합하지 않습니다. 주로 전기자동차의 견인모터, 크레인의 권양장치, 전동공구 등 큰 시동 토크가 필요하고 속도 변동이 허용되는 장비에 사용됩니다.
넷째, 복합 여자 직류 전동기입니다. 이 유형의 전동기는 분권 권선과 직렬 권선을 모두 갖습니다. 주 자속은 두 권선의 기자력 중첩에 의해 조정됩니다. 누적 복합 여자(직렬 권선의 기자력이 분권 권선과 같은 방향)와 차동 복합 여자(방향이 반대)의 두 가지 유형으로 나뉩니다. 이 중 누적 복합 여자 전동기가 더 널리 사용됩니다. 주 자속은 주로 분권 권선에 의해 결정되며(기본 속도 안정성 보장), 직렬 권선은 부하가 증가할 때 주 자속을 강화하여 전자기 토크를 증가시킬 수 있습니다. 분권 전동기(안정적인 속도)와 직렬 여자 전동기(큰 기동 토크)의 장점을 결합합니다. 부하에 따른 속도 변화 범위는 분권 전동기와 직렬 여자 전동기의 사이입니다. 선박 추진 시스템이나 대형 압축기 구동과 같이 부하 변동이 크고 안정적인 속도와 큰 기동 토크가 모두 요구되는 경우에 적합합니다. 차동 복합 여자 전동기의 경우, 부하가 증가하면 주 자속이 약해지고 속도가 증가하여 운전 안정성이 저하되므로 실제 적용에서는 거의 사용되지 않습니다.
