회전자계와 벡터제어에 대하여 (1)

우리가 3상 교류 전동기를 제어하기 위해서 회전자계와 벡터제어에 대해 반드시 이해하고 넘어가야 한다.

"모터의 종류 (3) - BLDC 모터의 구조"를 보면 회전자계에 대한 언급이 나온다.

이에 대해 자세히 설명하고자 한다.

 

모터의 종류 (3) - BLDC 모터의 구조

 

그림 1을 보자.

고정자 권선에 전류의 흐름이 지속적으로 바뀜과 동시에 극성이 바뀐다.

이 극성이 발생함에 따라서 고정자에 N극과 S극이 형성되어 회전자의 영구자석과

인력과 척력을 만들어낸다.

이러한 힘으로 회전자는 회전하게 되는 것이다.

 

<그림 1. BLDC 모터의 회전>

 

그렇다면 고정자 권선에는 어떤 전류가 흐르는 것일까?

답은 간단하다.

직류 전동기에 입력되는 전류는 직류이다.

우리는 "3상 교류 전동기"를 제어하기 때문에 입력 전류는 교류 형태이다.

 

즉, 3상 교류 전동기, BLDC 모터를 제어하기 위해서는
우리가 설계하는 제어기를 통해 3상 교류 전류를 고정자 권선에 흐르게 해야 한다.

 

그리고, 고정자 권선에 전류가 흐르면 페러데이의 전자기 유도법칙에 따라 자계가 발생한다.

그림 1의 화살표를 보자.

화살표는 전류의 흐름을 의미하고, 전류의 흐름은 계속 바뀌고 있다.

그림 1의 경우에는 시계방향으로 전류의 흐름이 바뀐다.

즉, 전류가 흐르면서 생성되는 자계가 시계방향으로 회전하고 있는 것처럼 보인다.

 

따라서, 전류로 인해 생성되는 자계가 회전하고 있기 때문에 "회전자계"라고 부른다.

 

그림 1은 벡터제어 기법으로 제어하고 있는 것이 아니다.

벡터제어는 3상 전류를 사인파 형태로 흐르게 제어하는 기법이다.

다음 장에서 설명하도록 한다.