개념 한 쪽
전기공사산업기사 구조 — 3상 직권 정류자전동기
3상 직권 정류자전동기는 고정자 권선과 회전자 정류자 권선을 직렬로 접속한 전동기다. 구조를 이해하려면 고정자·회전자·브러시 배치와 중간변압기의 접속 방식을 구분해야 한다. 중간변압기의 권수비 조정은 속도와 토크 특성을 조절하는 수단이 된다.
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뜻
3상 직권 정류자전동기는 고정자에 P극이 되는 3상 분포권선을 감고, 회전자는 직류기의 전기자와 거의 같은 구조로 만든다. 고정자 권선은 1차 권선, 회전자의 정류자 권선은 2차 권선으로 볼 수 있다. 이 두 권선을 직렬로 접속한 점이 직권 특성의 바탕이 된다.
브러시는 3상이므로 전기각 2π/3(120°) 간격으로 정류자 위에 배치된다. 브러시가 정류자에 접촉해 회전자 권선과 외부 회로를 연결한다. 이 배치와 접속 방식이 3상 직권 정류자전동기의 구조를 판별하는 핵심이 된다.
중간변압기는 고정자 1차 권선과 직렬로 접속한다. 중간변압기의 권수비를 바꾸면 정류자 권선에 가해지는 전압을 조정할 수 있다. 이 조정으로 회전 속도나 토크 특성을 넓은 범위에서 제어한다. 따라서 중간변압기를 고정자 권선과 병렬로 설치한다는 설명은 구조와 어긋난다.
직권 정류자전동기는 계자권선이 전기자와 직렬로 연결된다. 직렬 연결이므로 계자에 흐르는 전류가 곧 부하전류 I가 되고, 자속 Φ도 I에 비례한다. 브러시에 의해 단락되는 코일에는 교류 자속의 변화 때문에 변압기 전압 et가 유도된다. et는 자속에 비례하므로 부하전류 I가 증가하면 et도 증가한다.
예제
구조 문제는 중간변압기의 접속을 직렬이 아니라 병렬로 바꾸어 서술하는 함정을 낸다. 직권 정류자전동기의 중간변압기는 고정자 1차 권선과 직렬로 접속해 인가 전압과 브러시에 유도되는 2차 전압을 조정한다. 중간변압기의 목적을 역회전 방지나 분권 특성 획득으로 바꾸어 놓아도 틀린 설명이 된다.
브러시 배치도 판별 대상이다. 3상 브러시는 전기각 2π/3(120°) 간격으로 정류자 위에 놓인다. 이 간격을 다르게 서술하면 구조 설명이 어긋난다. 직권 연결에서 자속이 부하전류와 무관하다고 하거나, 부하전류가 증가할 때 변압기 전압 et가 감소한다고 하면 비례 관계와 반대가 된다.
자주 묻는 물음
- 3상 직권 정류자전동기의 고정자와 회전자는 어떤 구조인가?
- 고정자에는 P극이 되는 3상 분포권선을 감고, 회전자는 직류기의 전기자와 거의 같은 구조로 만든다. 두 권선은 직렬로 접속한다.
- 중간변압기는 어떻게 접속하며 무엇을 조정하는가?
- 중간변압기는 고정자 1차 권선과 직렬로 접속한다. 권수비를 바꾸어 정류자 권선에 가해지는 전압을 조정하고 속도와 토크 특성을 제어한다.
- 직권 정류자전동기에서 부하전류와 변압기 전압 et의 관계는 어떤가?
- 계자권선이 전기자와 직렬이므로 자속은 부하전류에 비례한다. 단락 코일의 변압기 전압 et도 자속에 비례하므로 부하전류가 증가하면 et도 증가한다.
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