개념 한 쪽
유도전압조정기는 권선 사이의 상대 각도를 돌려 출력 전압을 연속적으로 조절하는 기계다. 단상형과 3상형은 이용하는 자계와 구조에서 차이가 난다. 이 차이가 시험에서 가장 자주 묻는 구분점이다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
출제기준 단원 「전압조정기에 의한 전압조정 등」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 단상·3상 동작 원리 비교 | 1 | 자계 종류와 단락권선 필요 여부를 가림 |
| 응용 원리 판단 | 1 | 단상형이 어떤 기계 원리를 응용했는지 고르기 |
| 3상 특징 옳지 않은 것 | 1 | 위상차 존재 여부 등 특징에서 어긋난 설명 가려내기 |
유도전압조정기는 1차(분로)권선을 회전자에, 2차(직렬)권선을 고정자에 감고, 회전자를 돌려 2차에 유기되는 전압의 크기를 조절한다. 권선은 보통 2극 또는 4극으로 감는다. 1차 분로권선의 자계 종류가 단상형과 3상형을 가르는 핵심이다.
단상형은 교번자계(어느 한 방향으로만 드나드는 자계)를 쓰기 때문에 자속 흡인을 막을 단락권선이 반드시 필요하다. 반면 3상형은 회전자계를 이용해 1·2차 전압 사이의 위상차를 연속적으로 바꾸면서 출력 전압을 조정하므로 단락권선이 필요 없다.
단상 유도전압조정기는 단권(오토)변압기의 응용이다. 1차와 2차 권선이 전기적으로 이어져 전압을 더하거나 빼는 구조라는 점이 같은 원리다. 분로권선에 대한 직렬권선 전압의 위상을 각도로 바꿔 합성 전압을 0부터 최대까지 조절한다.
3상형은 출력 전압의 크기만 바꾸는 것이 아니라 위상도 회전각에 따라 함께 변한다. 즉 입력전압과 출력전압 사이에 위상차가 존재하므로 동상이 될 수 없다. 이 점이 '입·출력 위상이 같다'는 선지를 가려내는 근거다.
출력 전압은 동상 성분만 합성된다. 1차와 2차 권선 축이 이루는 각을 α로 두고, 2차 권선에 생기는 전압을 E2, 전원 측 전압을 V1으로 두면 V2 = V1 + E2cosα가 된다. cos0°=1이므로 축이 일치할 때 최대 가압이 되고, cos90°=0이므로 직각에서는 전압 변화가 없다. sin 성분은 V1과 수직이라 크기 합성에 기여하지 않는다.
단상 유도전압조정기에서 전원전압 V1 = 100V, 축이 일치할 때의 2차 유기전압 E2 = 20V, 권선 축 사이 각도 α = 60°일 때의 출력 전압을 구한다.
V2 = V1 + E2cosα = 100 + 20 × cos60° = 100 + 20 × 0.5 = 110V
α = 90°이면 cos90° = 0이므로 V2 = 100V로 전압 변화가 없고, α = 0°이면 V2 = 120V로 최대가 된다. 각도가 커질수록 가압 효과가 줄어드는 경계값으로 검산한다.
단상 및 3상 유도전압조정기에 대한 설명으로 옳은 것은?
정답 ① · 유도전압조정기는 3상과 단상의 동작 원리가 다릅니다. 3상 유도전압조정기는 회전자계를 이용해 위상을 연속적으로 바꿔 전압을 조정하므로 단락권선이 필요 없습니다.
3상 유도전압조정기는 회전자계로 위상을 연속 변화시켜 조정하므로 단락권선이 필요 없다.
단상 유도전압조정기의 원리는 다음 중 어느 것을 응용한 것인가?
정답 ③ · 단상 유도전압조정기는 1차(분로)권선과 2차(직렬)권선 사이의 상대각도를 조정하여 전압 크기를 연속적으로 조절하는 장치로, 그 원리는 단상 단권변압기(1차·2차 권선이 전기적으로 연결된 변압기)의 응용이다. 3상 유도전압조정기는 회전자계를 이용하지만, 단상은 교번자계를 이용하며 단권변압기 구조와 유사하게 동작한다.
단상 유도전압조정기는 분로·직렬권선의 각도로 전압을 조절하는 단권변압기의 응용이다.
3상 유도전압조정기의 특징이 아닌 것은?
정답 ② · 3상 유도전압조정기는 회전자계를 이용해 위상까지 함께 변화시키는 것이 특징으로, 입력전압과 출력전압 사이에 **위상차가 존재**합니다(단상 유도전압조정기와의 핵심 차이). 분로권선(1차, 회전자)에는 회전자계가 발생하고, 두 권선은 2극 또는 4극으로 감으며, 1차 권선은 회전자에 2차 권선은 고정자에 감는 것은 모두 옳은 설명입니다.
3상 유도전압조정기는 위상차가 발생하므로 '입·출력 위상이 같다'는 특징이 아니다.
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