개념 한 쪽
단상 직권 정류자 전동기는 교류 전원으로 돌아가지만 계자와 전기자를 직렬로 연결하므로 직류 직권 전동기와 같은 원리와 특성을 가진다. 전기자 권선의 권수를 계자 권수보다 많게 하면 역률 개선, 속도 기전력 증대, 토크 증가를 얻는다. 변압기 기전력 증대는 이 전동기의 목적이 아니다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
출제기준 단원 「특성」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 사용 목적 고르기 | 1 | 3상 직권 정류자 전동기에서 중간 변압기를 사용하는 주된 목적 고르기 |
| 개념 설명 옳은 것 고르기 | 1 | 동기 전동기의 V곡선(위상 특성) 설명 중 옳은 보기 가리기 |
| 특징 아닌 것 고르기 | 1 | GTO의 특징이 아닌 보기 가리기 |
단상 직권 정류자 전동기는 가정용 선풍기나 믹서기처럼 교류 전원으로 돌아가는 정류자 전동기다. 여기서 직권은 계자 코일과 전기자를 직렬로 연결한 접속 방식을 뜻한다. 직류 직권 전동기도 계자와 전기자를 직렬로 연결하므로 두 전동기의 회로 구성은 같다.
교류에서는 매 반주기마다 계자와 전기자의 전류 방향이 함께 바뀐다. 두 전류가 동시에 반대가 되므로 토크 방향은 유지되고 회전 방향도 그대로다. 그래서 단상 직권 정류자 전동기의 원리는 직류 직권 전동기의 원리를 교류에 적용한 것으로 본다. 분권은 계자를 전기자에 병렬로 연결한 것이고, 가동복권과 차동복권은 직권과 분권을 조합한 것이므로 접속 방식과 특성이 다르다.
단상 지권 정류자전동기는 계자 권선과 브러시로 단락된 전기자가 변압기의 1차와 2차처럼 자기 결합되어 도는 전동기다. 이 전동기는 전기자 권수를 계자 권수보다 많이 감는다. 전기자 권수가 많으면 주자속을 작게 잡아도 충분한 기전력이 얻어져 자화전류가 줄고 역률 저하를 막는다.
전기자 권수가 많으면 회전으로 생기는 속도 기전력을 크게 하고, 작은 주자속과 큰 전기자 전류로 토크를 늘리는 효과도 얻는다. 반면 변압기 기전력은 주자속의 변화로 전기자에 유기되는 기전력이며, 이것이 커지면 정류 불량과 스파크의 원인이 되어 오히려 해롭다. 따라서 변압기 기전력을 크게 하는 일은 전기자 권수를 많게 하는 이유가 아니다.
직류 직권 전동기는 자속이 부하전류에 비례하므로 부하가 없어지면 전류와 자속이 급감하고 속도가 폭주한다. 그래서 직권전동기는 무부하 운전을 피해야 하며 벨트가 아닌 기어로 연결한다. 전동차용으로는 직권 또는 적분복권을 쓰고, 차동복권은 무부하 시 위험해 거의 쓰지 않는다. 분권전동기는 거의 정속이고, 직권전동기는 속도 변동이 크며 속도조정이 용이하다.
철심에 교류 자속이 통하면 와전류가 생겨 열로 사라지는 와전류손이 발생한다. 철심을 얇은 규소강판 여러 장으로 성층하고 강판 표면에 절연 피막을 입히면 판과 판 사이의 전류 경로가 끊겨 와전류손이 줄어든다. 히스테리시스손은 피막이 아니라 규소 첨가와 방향성 처리로 줄인다.
반파정류회로에서 부하에 직류전압 100V를 얻고 정류기 내부 전압강하가 15V이면, 강하분을 보태어 115V를 기준으로 삼는다. 반파정류의 평균전압은 첨두전압의 1/π배이므로 첨두전압은 115×π≈361V가 된다. 다이오드가 도통하지 않는 반주기 동안 걸리는 역전압의 최댓값은 이 첨두전압과 같아 약 361V다.
직류 분권 전동기에서 공급 전압의 극성을 뒤집으면 전기자 전류와 계자 전류가 동시에 반대가 된다. 토크는 자속과 전기자 전류의 곱이므로 음수와 음수의 곱이 양수가 되어 회전 방향은 바뀌지 않는다. 회전 방향을 반대로 하려면 전기자 또는 계자 중 하나만 바꾼다.
다음 중 3상 직권 정류자 전동기에 있어서 중간 변압기를 사용하는 주된 목적은?
정답 ③ · 문제는 3상 직권 정류자 전동기에서 중간 변압기를 쓰는 주된 목적을 묻는 것이다. 중간 변압기는 정류자 측에 인가되는 전압을 권수비를 조정해 변경함으로써 전동기의 전기적 특성과 속도를 조절하는 데 사용된다.
중간 변압기는 권수비를 바꿔 정류자(2차) 권선에 주입되는 전압을 조정해 특성을 조절한다.
동기 전동기의 위상 특성 곡선(V-곡선)에 대하여 옳게 설명한 것은?
정답 ① · 문제는 동기전동기의 V-곡선에서 계자 전류와 전기자 전류 위상 관계를 묻고 있다. 동기전동기는 과여자 상태(계자전류가 역률1 지점보다 큰 경우)에서 전기자 전류가 전압보다 앞서는(진상) 특성을 보인다.
동기전동기는 과여자(계자전류가 역률1보다 큼)일 때 앞선(진상) 전기자 전류가 흐른다.
다음 중 GTO의 특징이 아닌 것은?
정답 ① · 문제는 GTO의 특성 중 맞지 않는 것을 고르는 문제이다. GTO는 게이트에 양(+)전류로 턴온하고 큰 음(-)게이트 전류로 턴오프할 수 있는 소자로서 SCR과 유사한 V-I 특성을 가지며 -게이트로 자체 턴오프가 가능하므로 별도의 전류 강제 전환회로가 반드시 필요하지 않다.
GTO는 -게이트 전류로 자체 턴 오프하므로 별도 전환(전류)회로가 반드시 필요한 것이 아니다.
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