개념 한 쪽
정류자형 주파수변환기는 동기 속도와 실제 회전 속도의 관계를 이용해 출력 주파수를 만든다. 회전 방향과 슬립의 의미를 함께 봐야 부호를 바르게 정할 수 있다. 이 카드는 속도가 출력 주파수 계산에 어떻게 연결되는지 정리한다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
출제기준 단원 「속도」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 속도 제어 방법 이름 고르기 | 1 | 원심력 개폐기로 회전자 권선을 직렬·병렬 전환하는 속도 제어 방법 고르기 |
| 주변 속도 계산 | 1 | 전기자의 지름과 회전속도로 주변 속도 수치 구하기 |
| 개념 설명 옳은 것 고르기 | 1 | 직류전동기에 대한 설명 중 옳은 보기 가리기 |
정류자형 주파수변환기에서 속도는 출력 주파수를 좌우하는 핵심 입력이다. 동기 속도는 극수와 주파수로 정해지고, 실제 회전 속도가 이와 얼마나 다른지가 출력 주파수의 크기를 만든다. 따라서 극수와 주파수를 먼저 확인하고, 이어서 회전 속도와 방향을 확인한다.
출력 주파수는 회전자계와 회전자의 방향 관계에 따라 부호가 달라진다. 같은 방향인지 반대 방향인지에 따라 합과 차를 구분해야 하며, 부호를 잘못 잡으면 계산 결과가 크게 달라진다. 계산식에 들어가는 회전수는 방향을 반영한 값으로 해석한다.
슬립으로 접근하는 경우에는 동기 속도와 실제 회전 속도의 차이를 동기 속도로 나누어 슬립을 구한다. 이 슬립에 기준 주파수를 곱하면 출력 주파수를 확인할 수 있다. 이때 일반 발전기 공식을 그대로 적용하지 않고, 변환기의 출력이 슬립 주파수라는 점을 구분해야 한다.
속도 제어와 특성 조정은 정류자 전동기에서도 중요한 주제다. 중간 변압기는 권수비를 바꾸어 정류자 권선에 가해지는 전압을 조정하므로 속도와 토크 특성을 조정하는 수단이 된다. 직권 정류자 전동기는 계자와 전기자가 직렬이므로 부하전류가 자속과 변압기 전압에 비례하는 관계를 가진다.
대표 계산은 회전 방향을 먼저 정하고 식에 대입하는 순서로 한다. f₂ = f₁ ± (p/120)N에서 같은 방향과 반대 방향을 구분해 부호를 정한다. 동기 속도와 실제 회전수의 차이를 쓰는 풀이에서는 Ns = 120f/P로 동기 속도를 구한 뒤 s = (Ns − N)/Ns, f₂ = s·f₁로 확인한다. 두 접근 모두 속도와 주파수의 관계를 묻는 계산이므로, 방향과 슬립의 의미를 먼저 확정한다.
권선형 유도 전동기의 회전자 권선의 접속을 원심력 개폐기에 의해서 직렬 또는 병렬로 바꾸어 속도를 제어하는 방법은?
정답 ① · 문항은 권선형 유도전동기에서 원심력 개폐기로 회전자 권선 접속을 직렬·병렬로 바꾸어 속도를 제어하는 방법의 명칭을 묻고 있다. 원심력 스위치로 직렬↔병렬 전환을 하여 약 1:2의 속도 변환을 얻는 방식은 게르게스법으로 알려져 있다.
회전자 권선을 원심력 개폐기로 직렬·병렬 전환하여 약 1:2의 속도 제어를 하는 방법은 게르게스법이다.
지름 0.2[m], 속도1800[rpm]인 전기자의 주변 속도[m/sec]는?
정답 ① · 문항은 주어진 지름과 회전수로부터 회전자 주변 속도를 구하라고 요구한다. 주변속도는 u = π·D·N/60 이므로 u = 3.14×0.2×1800/60 = 3.14×0.2×30 = 18.84 m/s가 된다.
주변속도 u = πDN/60 = 3.14×0.2×1800/60 ≈ 18.84[m/s]이다.
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.
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