개념 한 쪽
전기공사산업기사 종류 — 3상 직권 정류자 전동기와 중간 변압기
3상 직권 정류자 전동기는 고정자 1차 권선과 회전자 정류자 권선을 직렬로 접속한 전동기이다. 중간 변압기는 권수비를 바꾸어 정류자 권선에 가해지는 전압을 조정한다. 전기기기 종류를 가르는 문제에서는 권선 접속과 전압·전류·자속의 관계를 먼저 확인한다.
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뜻
3상 직권 정류자 전동기는 고정자에 1차 권선을 두고 회전자에 정류자 권선을 둔 구조이다. 두 권선을 직렬로 접속하므로 직권 특성을 낸다. 중간 변압기는 1차 권선과 정류자 권선 사이에 들어가며 권수비를 바꾸어 2차 측 전압을 조정한다. 이 조정으로 속도와 토크 특성을 바꾼다.
구조 문제에서는 접속 형태를 먼저 본다. 중간 변압기는 고정자 1차 권선과 직렬로 접속한다. 브러시는 3상이므로 전기각 2π/3 간격으로 정류자 위에 배치한다. 중간 변압기를 병렬로 설치한다는 설명은 구조와 어긋난다.
직권 정류자 전동기는 계자 권선이 전기자와 직렬이므로 부하전류가 곧 계자 전류이다. 부하전류가 커지면 자속도 커진다. 브러시에 의해 단락되는 코일에 유도되는 변압기 전압은 자속에 비례하므로 부하전류가 증가하면 함께 증가한다. 전류가 증가할 때 변압기 전압이 감소한다는 설명은 이 비례 관계와 반대이다.
종류를 구분하는 계산에서는 단절권계수와 손실 억제 방식도 확인한다. 단절권계수는 k=cos(β/2)로 구하고, 권폭이 짧아진 각도를 β로 잡는다. 규소강판을 겹겹이 쌓아 만든 성층 철심에서 각 판의 표면에 입힌 절연막은 판과 판 사이로 흐르는 와전류 길을 막아 와전류손을 줄인다. 직류전동기에서는 직권전동기의 무부하 시 폭주 위험을 종류별 특성으로 구분한다.
예제
3상 6극, 슬롯수 54의 동기발전기에서 제1슬롯과 제8슬롯에 코일 두 변이 들어 있으면 슬롯각은 180°×6÷54=20°이다. 전 권폭은 9슬롯이고 실제 권폭은 8−1=7슬롯이므로 140°이다. 부족각 β는 180°−140°=40°이고 단절권계수는 cos(40°/2)=cos20°≈0.9397이다.
규소강판을 겹겹이 쌓아 만든 성층 철심에서 각 판의 표면에 입힌 절연막은 판과 판 사이로 흐르는 와전류 길을 막아 와전류손을 줄이기 위해서이다. 직류전동기 가운데 직권전동기는 무부하 시 전류와 자속이 급감하여 속도가 폭주하는 위험 속도가 된다. 이 두 내용은 각각 손실 억제와 전동기 종류별 특성으로 구분한다.
자주 묻는 물음
- 중간 변압기를 두는 주된 목적은 무엇인가?
- 권수비를 바꾸어 정류자 권선에 가해지는 전압을 조정하고 속도·토크 특성을 바꾸는 것이 목적이다.
- 3상 직권 정류자 전동기에서 중간 변압기는 어떻게 접속하는가?
- 고정자 1차 권선과 직렬로 접속하여 인가 전압과 브러시에 유도되는 2차 전압을 조정한다.
- 직권 정류자 전동기에서 부하전류가 증가하면 단락 코일의 변압기 전압은 어떻게 되는가?
- 직권 특성으로 자속이 부하전류에 비례하므로 변압기 전압도 부하전류가 증가할 때 증가한다.
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