전기자 제어식 DC 모터

전기자 제어 DC 모터의 모델링은 기사에서 논의된다: 별도로 흥분되는 DC 모터의 기본 구조를 나타낸다.

전기자 제어 DC 모터는 전기자 코일에 의해 구동되는 영구 자석을 사용하는 직류(DC) 모터다.

DC 모터의 기본 작동

모터는 전기 에너지를 회전하는 기계 에너지로 변환하는 작동기이다.작동을 위해 DC 전원 공급이 필요한 모터를 DC 모터라고 한다.DC 모터는 로봇, 테이프 드라이브, 기계 등과 같은 제어 애플리케이션에서 널리 사용된다.

별도로 흥분된 DC 모터는 별도의 전기장과 전기자 회로 때문에 제어 애플리케이션에 적합하다.^[1]DC 별도로 흥분된 모터를 제어하는 두 가지 방법은 전기자 제어와 필드 제어 입니다.^[2]

DC 모터는 로터와 스테이터의 두 부분으로 구성된다.^[3]스테이터는 필드 권선으로 구성되며, 로터(전기자라고도 함)는 전기자 권선으로 구성된다.^[4]DC 공급으로 전기자와 전기장 권선이 모두 흥분하면 권선을 통해 전류가 흐르고 전류에 비례하는 자속이 생성된다.전장에서 나오는 플럭스가 전기자의 플럭스와 상호작용하면 로터가 움직이게 된다.전기자 제어는 DC 모터의 가장 일반적인 제어 기술이다.이 제어를 실행하기 위해서는 스테이터 유속이 일정하게 유지되어야 한다.이를 위해 스테이터 전압을 일정하게 유지하거나 스테이터 코일을 영구 자석으로 교체한다.후자의 경우 모터가 영구 자석 DC 모터라고 하며 전기자 코일에 의해서만 구동된다.

모터 작동 방정식

모터의 작동을 지배하는 방정식은 스테이터로부터 그 플럭스에 대한 자기장의 영향을 단순화하여 선형화하며, ${\$ $displaystyle \Phi$ 로터에 대한 스테이터장의 영향을 설명하는 $K_{\phi }$ K,{\ $displaystyle K_{\pi }.$ ${\$ 는 $K_{\phi }$ a가 될 가능성이 낮다.상수이며 $\Phi$ $\Phi$ 의 함수일 수 있음 $\Phi$

$T=K_{\phi }\Phi \mathrm {I}$ = $T=K_{\phi }\Phi \mathrm {I}$ $T=K_{\phi }\Phi \mathrm {I}$ $T=K_{\phi }\Phi \mathrm {I}$ $T=K_{\phi }\Phi \mathrm {I}$ ${\$ }

여기서 $T$ $T$ 은 $T$ (는) 모터 $\mathrm {I}$ 이고 I ${\$ 는) 전기자 전류입니다 $\mathrm {I}$ .전계 플럭스가 일정할 때 등식 (1)은 다음과 같이 된다.

$T=K'\mathrm {I}$ = $T=K'\mathrm {I}$ $T=K'\mathrm {I}$ $T=K'\mathrm {I}$ ${\$ $}$ (2)

여기서 $K'=K_{\phi }\phi$ $K'=K_{\phi }\phi$ = $K'=K_{\phi }\phi$ $K'=K_{\phi }\phi$ $K'=K_{\phi }\phi$ $K'=K_{\pi }\phi$ 은(는) $\Phi$ $\Phi$ 으로(는 $K'=K_{\phi }\phi$ ) 일정하다 $\Phi$ .

또한 모터에는 본질적인 음의 피드백 구조가 있으므로 안정상태에서 속도 Ω은 기준 입력 Va에 비례한다.

이 두 가지 사실은 (로터 코일만 감겨야 하기 때문에) 표준 DC 모터와 관련하여 영구 자석 모터의 저렴한 가격 외에도 전기자 제어 모터가 널리 사용되는 주된 이유다.그러나 이 제어 기법에서는 몇 가지 단점이 발생하는데, 그 중 큰 단점은 과도기 중 큰 전류의 흐름이다.예를 들어, 시작 속도 Ω이 처음에 0일 때, 따라서 다음 관계에 의해 제어되는 후방 전자파(전기력)는 0이 된다.

$E_{b}=K_{\phi }\phi \omega$ $E_{b}=K_{\phi }\phi \omega$ = $E_{b}=K_{\phi }\phi \omega$ $E_{b}=K_{\phi }\phi \omega$ $E_{b}=K_{\phi }\phi \omega$ $E_{b}=K_{\pi }\phi \omega$ $E_{b}=K_{\phi }\phi \omega$ (3)

또한 전기자 전류는 I $I=\left({\frac {V-E_{b}}{R_{a}}}\right)$ = $I=\left({\frac {V-E_{b}}{R_{a}}}\right)$ ( $I=\left({\frac {V-E_{b}}{R_{a}}}\right)$ - $I=\left({\frac {V-E_{b}}{R_{a}}}\right)$ $I=\left({\frac {V-E_{b}}{R_{a}}}\right)$ $I=\left({\frac {V-E_{b}}{R_{a}}}\right)$ ) ${\$ 4)에 의해 주어진다.

기계 난방의 증가를 초래하고 절연에 손상을 줄 수 있다.^[5]

전달함수 방정식

전기자 제어 기능이 있는 개별 흥분 DC 모터의 블록 다이어그램.

전달 함수에 대한 필수 방정식:

$E_{b}=K_{\phi }\phi \omega$ E $E_{b}=K_{\phi }\phi \omega$ $E_{b}=K_{\phi }\phi \omega$ = $E_{b}=K_{\phi }\phi \omega$ $E_{b}=K_{\phi }\phi \omega$ $E_{b}=K_{\phi }\phi \omega$ $E_{b}(s)=K_{\phi }\phi \omega (s)$ $displaystyle E_{b}=$ $E_{b}(s)=K_{\phi }\phi \omega (s)$ ${\phi$ }\ $phi \opomega }$ $E_{b}(s)=K_{\phi }\phi \omega (s)$ = $E_{b}(s)=K_{\phi }\phi \omega (s)$ $E_{b}(s)=K_{\phi }\phi \omega (s)$ ( $E_{b}(s)=K_{\phi }\phi \omega (s)$ ( $E_{b}(s)=K_{\phi }\phi \omega (s)$ ) ${\displaysty E_{b}s)=K_{phi \phi \omega$ 5)

$I=\left({\frac {V-E_{b}}{R_{a}}}\right)$ in Laplace domain $I(s)=\left({\frac {V(s)-E_{b}(s)}{R_{a}}}\right)$ (6)

$T=K_{\phi }\Phi \mathrm {I}$ in Laplace domain $T(s)=K_{\phi }\Phi \mathrm {I} (s)$ (7)

${\displaystyle T-T_{L}=J{d\omega \overdt}+$ 라플라스 도메인 $T(s)-T_{L}(s)=J{d\omega (s) \over dt}+F\omega (s)$ ) $T(s)-T_{L}(s)=J{d\omega (s) \over dt}+F\omega (s)$ - $T(s)-T_{L}(s)=J{d\omega (s) \over dt}+F\omega (s)$ $T(s)-T_{L}(s)=J{d\omega (s) \over dt}+F\omega (s)$ )의 $T-T_{L}=J{d\omega \over dt}+F\omega$ $F\omega }$ $T(s)-T_{L}(s)=J{d\omega (s) \over dt}+F\omega (s)$ = J $T(s)-T_{L}(s)=J{d\omega (s) \over dt}+F\omega (s)$ $T(s)-T_{L}(s)=J{d\omega (s) \over dt}+F\omega (s)$ $T(s)-T_{L}(s)=J{d\omega (s) \over dt}+F\omega (s)$ $T(s)-T_{L}(s)=J{d\omega (s) \over dt}+F\omega (s)$ $T(s)-T_{L}(s)=J{d\omega (s) \over dt}+F\omega (s)$ + F $T(s)-T_{L}(s)=J{d\omega (s) \over dt}+F\omega (s)$ ) ${\displaystyle T(s)-T_{L}=$ $J{d\omega(s) \over dt}+$ $F\omega(s)}($ 8)

그림에서 다양한 매개변수를 다음과 같이 설명한다.

$K_{a}={1 \over R_{a}}$ $K_{a}={1 \over R_{a}}$ = $K_{a}={1 \over R_{a}}$ $K_{a}={1 \over R_{a}}$ a ${\$ 은 $K_{a}={1 \over R_{a}}$ (는) 로터 게인이다.
$\tau _{a}={L \over R_{a}}$ $\tau _{a}={L \over R_{a}}$ = $\tau _{a}={L \over R_{a}}$ $\tau _{a}={L \over R_{a}}$ $\tau _{a}={L \over R_{a}}$ ${\$ 은 $\tau _{a}={L \over R_{a}}$ 전기 시간 상수다.
$\mathrm {T} _{m}$ $\mathrm {T} _{m}$ ${\$ 은 $\mathrm {T} _{m}$ (는) 모터 토크다.
$K$ $K$ 은 $K$ 자기장 플럭스에 따라 상수다.
$K_{m}={1 \over F}$ $K_{m}={1 \over F}$ = $K_{m}={1 \over F}$ $K_{m}={1 \over F}$ ${\$ F $}}$ 는 기계적 $K_{m}={1 \over F}$ 이득이다.
F는 점성 마찰 계수다.
$\tau _{m}={J \over F}$ = $\tau _{m}={J \over F}$ $\tau _{m}={J \over F}$ ${\$ 은 $\tau _{m}={J \over F}$ 기계적 시간 상수로, 여기서 J는 하중의 관성 모멘트다.
$\omega (s)$ ) $\omega(s)$ 은 $\omega (s)$ (는) 결과 각도 속도다.

시스템의 전송 매트릭스는 다음과 같이 기록될 수 있다.

${\$ $W_{1}개&$ $W_{2}(s)\end{bmatrix}{\begin{bmatrix}V_{a}\\$ $T_{L}(s)\end{bmatrix}}}($ 9)

where $W_{1}(s)={\frac {K_{a}K_{\phi }K_{m}\phi }{(1+\tau _{a}s)(1+\tau _{m}s)+K_{a}K_{m}(K_{\phi }\phi )^{2}}}$ (10)

$W_{2}(s)={\frac {K_{m}(1+\tau _{a}s)}{(1+\tau _{a}s)(1+\tau _{m}s)+K_{a}K_{m}(K_{\phi }\phi )^{2}}}$ (11)^[6]

참조

^ "Armature Circuit - an overview ScienceDirect Topics". www.sciencedirect.com. Retrieved 2021-01-08.
^ "Armature & Field Control of DC Motors Motor Speed Control". Retrieved 2021-01-08.
^ "Difference Between Stator & Rotor". Circuit Globe. 2017-10-11. Retrieved 2021-01-08.
^ "Armature Winding". Circuit Globe. 2016-01-05. Retrieved 2021-01-08.
^ Stephen J. Chapman, Electric Machine Funderships.
^ Luca Zaccarian, DC 모터: 동적 모델 및 제어 기술

[1] "Armature Circuit - an overview ScienceDirect Topics". www.sciencedirect.com. Retrieved 2021-01-08.

[2] "Armature & Field Control of DC Motors Motor Speed Control". Retrieved 2021-01-08.

[3] "Difference Between Stator & Rotor". Circuit Globe. 2017-10-11. Retrieved 2021-01-08.

[4] "Armature Winding". Circuit Globe. 2016-01-05. Retrieved 2021-01-08.

[5] Stephen J. Chapman, Electric Machine Funderships.

[6] Luca Zaccarian, DC 모터: 동적 모델 및 제어 기술

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