개념 한 쪽
직류전동기는 계자권선과 전기자권선의 연결 방식에 따라 직권·분권·복권·타여자로 나뉜다. 연결 방식이 다르면 부하 변화에 대한 자속과 속도의 반응도 달라진다. 직권은 무부하에서 폭주 위험이 있고, 분권은 속도가 거의 일정하며, 복권은 두 특성을 섞은 중간 성격을 가진다.
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출제기준 단원 「직류전동기의 종류」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 직권전동기 무부하 위험 판단 | 1 | 직권전동기의 무부하 시 속도 폭주 여부를 가린다 |
| 분권전동기 전부하 전류 계산 | 1 | 효율을 반영한 입력과 전부하 전류를 계산한다 |
| 부하 변화에 따른 속도 변동 비교 | 1 | 부하 변화에서 속도 변동이 가장 큰 종류를 고른다 |
직류전동기는 계자권선에 전류를 공급하는 방식과 전기자권선과의 연결 관계로 구분한다. 전기자권선과 계자권선이 직렬로만 연결되면 직권이라 하고, 병렬로만 연결되면 분권이라 한다. 직렬과 병렬을 함께 쓰면 복권이라 하며, 계자에 별도의 전원을 연결하면 타여자라 한다.
직권전동기는 계자와 전기자가 직렬로 연결되어 자속이 부하전류에 비례한다. 부하가 없어지면 전류와 자속이 급감하고, 속도는 자속에 반비례하므로 위험 속도까지 올라간다. 그래서 직권전동기는 무부하 운전을 피하고 기어로 연결한다.
분권전동기는 계자권선이 전기자와 병렬로 연결되어 자속이 거의 일정하다. 부하가 변해도 속도 변동이 작아 거의 정속 운전에 가깝다. 다만 운전 중 계자회로가 단선되면 자속이 급감해 속도가 폭증하는 위험속도가 된다.
복권전동기는 직권과 분권을 함께 쓴 방식이다. 가동복권은 직렬 자속이 분권 자속을 더해 주고, 차동복권은 직렬 자속이 분권 자속을 빼 준다. 전부하 전류 이하의 동일 전류 조건에서는 속도가 직권, 가동복권, 분권, 차동복권 순으로 빠르다.
분권전동기의 전부하 전류를 구할 때는 정격 출력을 바로 전압으로 나누지 않는다. 효율은 출력을 입력으로 나눈 값이므로 입력을 먼저 구하고, 그 입력을 전압으로 나누어 전류를 구한다.
직류전동기의 종류를 구분하는 자리에서는 직권의 무부하 폭주, 분권의 거의 정속, 복권의 중간 성격을 먼저 잡는다. 분권전동기의 전부하 전류를 계산할 때는 효율을 빠뜨리고 정격 출력을 전압으로 나누면 안 된다. 부하 변화에 따른 속도 변동을 비교할 때는 직권이 가장 크고 분권이 가장 작다는 축을 세운다.
직류전동기의 설명 중 옳은 것은?
정답 ② · 문제는 여러 직류전동기 특성 중 옳은 것을 찾는 것이다. 직권전동기는 계자(자속)가 전류에 비례하므로 무부하 상태에서 전기자전류와 자속이 급감하여 속도가 폭주하는 위험 속도 현상이 발생할 수 있다.
직권전동기는 무부하 시 전류·자속이 급감해 속도가 폭주(위험 속도)한다 — ②가 옳은 설명.
200[V] 20[kW], 효율 0.8인 직류 분권 전동기의 전부하 전류[A]는?
정답 ③ · 문제는 직류 분권 전동기의 정격 전압·출력·효율로부터 전부하 전류를 구하는 것이다. 먼저 입력전력은 출력전력÷효율이므로 20kW÷0.8 = 25kW가 되고, 전류는 전원전압으로 나누면 25,000W ÷ 200V = 125A가 된다.
입력 = 출력/효율 = 25kW, 전부하 전류 = 25,000/200 = 125A — 정격 kW를 바로 나누지 말 것.
부하의 변화에 대하여 속도 변동이 가장 큰 직류 전동기는?
정답 ④ · 문제는 부하 변화에 대해 속도 변동이 가장 큰 직류전동기를 묻는 것이다. 직권전동기는 계자와 전기자가 직렬로 연결되어 전동기 부하 전류가 계자 자속에 직접 영향을 주므로 부하 변화에 따라 자속이 변해 속도가 크게 변동한다.
직권전동기는 부하 전류가 곧 자속이므로 부하 변화에 속도 변동이 가장 크다.
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