전기기기 설계 - matlab을 이용한 DC 모터 속도제어 설계 - 계자저항 변화에 따른 속도제어 / 전기자전압 변화에 따른 속도 제어

소개글

전기기기 설계 - matlab을 이용한 DC 모터 속도제어 설계 - 계자저항 변화에 따른 속도제어 / 전기자전압 변화에 따른 속도 제어에 대한 보고서 자료입니다.

목차

matlab을 이용한 DC 모터 속도제어 설계


① 계자저항 (Rf) 변화에 따른 DC 모터 속도 제어 방법
1) 1750-10% RPM 으로 속도 맞추기
2) 1750+10% RPM 으로 속도 맞추기

② 전기자전압 (Va) 변화에 따른 DC 모터 속도 제어 방법
1) 1750-10% RPM 으로 속도 맞추기
2) 1750+10% RPM 으로 속도 맞추기

결론

본문내용

저항(Rf)가 커지면 자신의 값에 도달하기 까지 그래프의 진동이 줄어들어서 나타나는 것을 알 수 있다.
시행착오 끝에 1750+10% 에 해당하는 정격RPM=1925RPM 을 찾았다.
DC모터 속도만 보면 그 결과 767부하에서 Rf=22.8[ohms]일때 1750+10%에 해당하는 1925RPM 으로 되었다.
Rf 증가 시 DC모터의 속도는 증가하고 이때 속도가 자신의 값에
도달할 때 까지 위 아래로 그래프가 진동하는 것도 줄어들었다.
지금까지 계자측저항을 변화시켜 DC모터의 속도를 제어하는 방법을 알아 보았다, 이제는 계자측저항을 빼고 전기자측 전압을 조정하여 DC 모터의 속도를 알아보겠다.
학번이 32072213 이기 때문에 마지막 두 자리 숫자를 DC 모터의 모델은 위와 동일하게 [13]번으로 시행한다.
<무부하시 전기자측 전압(Va)를 통해 정격RPM 맞춰보자.>
위 회로도를 보면 gain 60/(2*3.14) 를 display 에만 넣어 주었다. 따라서 scope1 에 찍히는 DC모터의 속도는 rad/s 로 나올 것이다.
무부하시(constant=0) Va 전기자측 전압을 시행착오 방법으로 모델[13]의
정격RPM 1750RPM을 찾았음을 보여주고 있다.
무부하시 정격RPM을 맞추기위한 전기자측 전압은 465.6V 이다.
465.6V를 그래프로 보기 위해 scope를 달아 주어 465.6V 가 그래프로 나오는지 확인 할수 있다.
Amature current
Field current
electrical torque
scope에서 볼 때는 이 아니고 로 나타나는 것을 볼 수 있다.
이 이유는 60/(2*3.14) gain 을 scope1 에는 안 넣어 주었기 때문이다.
=183.183rad/s 로 나온다.
Amature current 는 4.3 (A) 로 나온다.
Field currentField 는 t=0s 순간 구동 시 1626(A)에서 t=0.2s 정도에서 3.78 (A) 로 나온다.
electrical torque 는 t=0s 순간 구동 시 4173.72(nm)에서 t=0.2s 정도에서 9.5(nm) 로 나온다.
계자정항(Rf) 없고 무부하시 전기자측 전압(Va)을 이용해 정격RPM을 맞추었다. 모델13:[50HP Va=500V 1750RPM Vf=300]에서 정격RPM을 맞추기 위한 무부하시 전기자측 전압(Va)은 465.6V 였다.
display에 보이는 값과 scope에 보이는 그래프를 모두 각속도에서 RPM으로 변환하기 위해 gain 60/(2*3.14)를 넣어 주었다.
Look Under Mask >Measurement list 에 들어가면 네 가지 측정값 중에서 선택적으로 볼 수도 있다.
DC 모터의 속도만 그래프로 보았다. (노란색 선)
(rad/s) * (60/(2*3.14)) = RPM 으로 출력 되었다.
2396.6RPM까지 순간적으로 올라갔다가 정격RPM 1750RPM 으로 0.2초 만에 맞춰 지는 것을 볼 수 있다. 이후 1750RPM 으로 계속 회전하는 것을 알 수있다. 그래서 구동시간을 1초로 짧게 하였다.
② 전기자전압 (Va) 변화에 따른 DC 모터 속도 제어 방법
▶(1750 RPM 10%) DC모터의 속도제어를 부하(constant)를 고정시키고, 전기자측 전압(Va)으로 제어 한다. 이때부하는 정격전압 일때 정격RPM을
맞춘 부하 (307) 이다.
1) 1750-10% RPM 으로 속도 맞추기
정격전압 일 때 정격RPM으로 맞춘 부하 307로 계속 고정시켜 놓겠다.
그리고 Va를 변화시켜서 DC모터의 속도를 제어 해 보기로 하자.
1750-10% RPM = 1575RPM 이다.
노란선인 DC 모터 속도만 rad/s에서 RPM으로 변환하여 확인해 보자.
scope1 에 찍힌 DC모터의 속도 곡선이다. 구동시 순간적으로 2157.7 RPM
까지 올라갔다가 자신의 속도인 1575RPM으로 0.2s 에 서서히 맞춰지는것을 볼 수있다. 0.2s 이후에는 1575RPM으로 계속 회전하는 것을 볼수 있다.
결과적으로 307부하에서 전기자측 전압 Va=453.5V일때 1750-10% RPM인
1575RPM 을 맞추었다.
이제는 Va의 변화에 순수하게 속도가 변하는 것을 보기 위해 부하를 307로 앞의 회로와 같이 고정하고 Va만 변화시켜 1750+10% RPM 으로 속도를 맞추기로 하자.
2) 1750+10% RPM 으로 속도 맞추기
1750+10% RPM = 1925RPM 이다.
노란선인 DC 모터 속도만 rad/s에서 RPM으로 변환하여 확인해 보자.
scope1 에 찍힌 DC모터의 속도 곡선이다. 구동시 순간적으로 2636.3 RPM
까지 올라갔다가 자신의 속도인 1925RPM으로 0.2s 에 서서히 맞춰지는것을 볼 수있다. 0.2s 이후에는 1925RPM으로 계속 회전하는 것을 볼수 있다.
결과적으로 307부하에서 전기자측 전압 Va=546.3V일때 1750+10% RPM인 1925RPM 을 맞추었다.
Va 증가 시 DC모터의 속도는 증가하고 이때 속도가 자신의 값에
도달할 때 까지 위 아래로 그래프가 진동하는 것도 줄어들었다.
결론
부하가 커지면 DC 모터의 속도는 느려진다.
부하가 작아지면 DC 모터의 속도는 빨라진다.
계자측 저항 (Rf) 가 커지면 DC 모터의 속도는 빨라진다.
계자측 저항 (Rf) 가 작아지면 DC 모터의 속도는 느려진다.
전기자측 전압 (Va) 가 커지면 DC 모터의 속도는 빨라진다.
전기자측 전압 (Va) 가 작아지면 DC 모터의 속도는 느려진다.
간단히 설명하면 위와 같은 결론을 얻을 수 있다. DC 모터 속도를 빠르게 하기위해서는 부하를 작게 하고 계자측 저항을 크게하고 전기자측 전압을 크게 하면 된다. 하지만 이런식으로 세가지 모두 크게 했다간 DC 모터의 순간적으로 엄청난 전류가 흐르고 엄청큰 회전속도가 생겨 DC모터의 무리가 갈수 있다. 그렇기 때문에 정격 전압과 정격 속도를 맞춰 속도를 무리가가지 않는 범위내에서 맞춰야 할 것이다.
매트랩 프로그램을 통해 극단적으로 전압을 높여보거나 저항을 높여서 쉽게 DC모터의 속도와 각 영역의 전류를 측정해 볼 수 있어서 정말 많은 도움에

키워드

전기기기설계,   전기,   matlab,   DC모터속도제어,   DC 모터,   속도제어 설계