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전기공사산업기사 종류 등 — 제어기기와 보호기기의 역할 구분

제어용 기기와 보호기기는 이름과 기호만 보고도 무슨 일을 하는지 갈라낼 수 있어야 한다. 회전을 각도로 잡는 모터, 위치를 검출하는 소자, 과전류를 끊는 기기와 끊지 못하는 기기를 구분하는 것이 이 단원의 핵심이다.

2026-10-23 기준 · 전기공사산업기사 대시보드

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뜻

토크 모터는 연속 회전이 아니라 중성 위치에서 일정 각도만 회전한 상태를 유지하며 토크를 내는 전동기이다. 밸브 개폐나 장력 조절처럼 위치와 힘을 함께 잡아야 하는 곳에 쓰인다. 시동 토크가 특히 크다는 설명은 다른 전동기의 성질이다.

2상 제어모터는 위상차 90°의 불평형 2상 전원으로 구동한다. 고정권선에 일정 전압, 제어권선에 가변 전압을 걸어 회전을 제어하고 두 전원은 같은 주파수를 유지한다. 위상차 120°는 3상 교류의 성질이라 2상 제어모터와 관계가 없다.

브러시리스 모터는 브러시와 정류자가 없어 인버터가 전류를 절환하므로 회전자의 자극 위치를 알아야 한다. 이때 홀 소자가 자기장에 비례하는 홀 전압을 내어 위치를 검출하고 전류 절환 시기를 정한다. 엔코더나 리니어 스케일은 정밀 위치 제어용 센서이지 브러시리스 모터의 기본 검출 소자가 아니다.

서보 모터는 명령에 즉시 반응해야 하므로 관성 모멘트가 작아야 하고 기동 토크가 크며 가감속이 용이하고 수하특성의 토크-속도 곡선을 갖춘다. 관성 모멘트가 클 것이라는 설명만 조건에서 벗어난다.

계전기는 감지량과 이름이 대응한다. 전압이 예정값 이상이 되면 동작하는 것은 과전압 계전기이고, 발전기나 변압기 권선의 층간 단락 같은 내부 사고는 입출력 전류의 차를 보는 비율 차동 계전기가 검출한다. 전동기 회로에서는 배선용 차단기와 전력 퓨즈가 단락 전류를 직접 차단하고 과전류 계전기는 검출해 트립 신호를 보내지만, 전자 접촉기는 개폐기일 뿐 스스로 단락 전류를 끊을 능력이 없어 보호기기로 분류하지 않는다.

단권변압기는 고유용량보다 큰 부하를 걸 수 있다. 승압으로 쓸 때 출력 전류는 직렬로 더해진 전압차 권선의 정격 전류가 되므로 부하용량은 고유용량에 높은 전압을 전압차로 나눈 값을 곱해 구한다. 동기기 안정도는 동기 임피던스가 작을수록, 단락비와 관성 모멘트가 클수록 좋아지며 속응 여자도 동요를 억제한다. 변압기 병렬 운전에서는 퍼센트 저항강하와 퍼센트 리액턴스강하가 같아야 부하가 용량에 비례해 나뉘고, 옴값 임피던스는 용량에 반비례한다.

예제

단권변압기 계산은 대표적으로 나온다. 용량 1kVA, 3000/200V의 단상 변압기를 단권으로 결선해 3000/3200V 승압기로 쓸 때, 200V 권선의 정격 전류는 1000VA를 200V로 나눈 5A이다. 부하용량은 3200V에 5A를 곱한 16000VA, 즉 16kVA가 된다. 고유용량이 1kVA라서 부하도 1kVA라고 답하면 함정에 빠진다.

동기기 안정도에서는 최대 출력이 E와 V의 곱을 동기 임피던스로 나눈 값에 비례하므로 동기 임피던스를 크게 하면 최대 출력이 작아져 안정도가 나빠진다. 그래서 동기 임피던스를 크게 하는 것이 안정도 향상에 유효하지 못한 항목이 된다.

자주 묻는 물음

토크 모터는 일반 전동기와 무엇이 다른가?
연속으로 회전하지 않고 중성 위치에서 일정 각도만 회전한 상태를 유지하며 토크를 계속 낸다. 밸브 개폐나 장력 조절 같은 위치와 힘 제어에 쓴다.
브러시리스 모터에서 회전자 위치를 검출하는 소자는 무엇인가?
홀 소자가 자기장에 비례하는 홀 전압을 내어 회전자 영구자석의 극 위치를 감지하고 인버터의 전류 절환 시기를 정한다.
전자 접촉기는 왜 과전류 보호기기로 분류하지 않는가?
전자 접촉기는 부하 전류를 넣고 끊는 개폐기일 뿐 단락 전류를 스스로 차단할 능력이 없다. 차단은 배선용 차단기와 전력 퓨즈가 맡고 과전류 계전기는 검출해 트립 신호를 보낸다.
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