- 물리적 한계로 인한 전동기의 성능 제한
- 자기포화 물리적 한계로 -> 계자자속의 제한
- 코일의 온도 상승 물리적 한계로 -> 전류의 제한
물리적 한계로 인한 전동기의 성능 제한
2022.03.29 - [정리, 공부/기계공학 & 시스템설계] - 전기모터, 전동기] 토크, F=BLI, 기본적인 상관관계
전기모터, 전동기] 토크, F=BLI, 기본적인 상관관계
- F=BLI - 전류의 구분 - 전동기 토크 - 전동기의 사이즈 ~ 출력토크 - 정상상태 F=BLI F=BLI : 전동기에서 발생하는 힘은 계자자속의 크기, 전동기의 높이, 전기자 전류의 크기라는 3가지 물리량의 곱에
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전동기의 토크는 전류, 자기장의 세기에 비례하다.
하지만,
전동기의 계자자속은 자성체의 자기 포화 현상으로 제한되며,
전자기 전류는 동손에 의한 코일의 온도 상승으로 그 값이 제한된다.
자기포화 물리적 한계로 -> 계자자속의 제한
자기포화: 아무리 큰 B를 만들고 싶어도 자성체가 갖는 한계가 있다.
- 물질마다 다르지만 1.5~2T(테슬라)정도 되면 자기포화가 발생한다.
- 전류가 10A증가 -> 1T증가
- 15A증가하면 1.5T가 증해야하는데, 실질적으로 1.2T증가
Saturation: 입력이 증가해도 출력이 따라 증가하지 않는 현상 -> 자기적인 saturation
계자자속의 제한 = 자기포화 때문(주된 원인) or 철손(코어의 온도 상승) 때문에 자기포화까지 못 키우기도
코일의 온도 상승 물리적 한계로 -> 전류의 제한
(열)손실 때문!
주변의 모든 물질은 저항을 갖는다.
(I^2 * R 동손 발생 ~ Joule loss -> 외부로 열에너지 전달, 온도 상승, (제품들의 성능 저하)
// 왜 온도가 올라가면 문제가 되는가
전류가 흐르는 코일은 다른 코일(도체)과 코어로 사용되는 철(자성체, 도체)과 접촉 -> 흘러가면 안되는 경로로 전류가 흐르는 누전 발생 -> 누전 방지를 위해 코일을 절연체로 감싸 // 이 절연체는 열에 취약하기에 온도 상승으로 문제 된다.
즉, 과도한 전류 -> 과도한 손실(열) -> 절연체 열화(고장) 발생
전류는, 손실에 의한 온도 상승 방지를 위해 특정 값 이하로 사용 제한.
그러니 냉각시스템이 잘 형성되고 전기에너지 사용 효율이 높아진다면 더 높은 전류의 사용으로 전동기 힘 제한 완화
Ref
현대H모빌리티 클레스
등등
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