직류전동기의 종류와 특성

전기기사 필기 2004년 2회 45번

과목 / 챕터	전기기기 / 직류기
인지 유형	calculation
난이도	Level 3

Q문제

분권 전동기가

120 [V]

전원에 접속되어 운전되고 있다. 부하시에는

50 [A]

가 흐르고 무부하로 하면

4 [A]

가 흐른다. 분권 계자 회로의 저항은

40 [Ω]

, 전기자 회로의 저항은

0.1 [Ω]

이다. 부하 운전시의 출력은 몇

[k W]

인가? (단, 브러시의 전압강하는

2 [V]

이다.)

유사 문제 링크

2004-2-q46 2011-2-q60 2016-2-q41 2016-2-q46 2012-2-q42

선택지 분석

약 5.2

정답 상세 해설

부하 운전 시의 출력은 전기자에서 발생한 기계적 출력에서 무부하 시 발생하는 회전손실을 뺀 값입니다.

•

Step 1: 계자 전류 및 무부하 시 회전손실 계산 - 계자 전류

I_{f} = \frac{V}{R _{f}} = \frac{120}{40} = 3 [A]

입니다. - 무부하 시 전기자 전류

I_{a 0} = I_{0} - I_{f} = 4 - 3 = 1 [A]

입니다. - 무부하 시 역기전력

E_{a 0} = V - I_{a 0} R_{a} - e_{b} = 120 - (1 \times 0.1) - 2 = 117.9 [V]

입니다. - 회전손실(무부하 손실)

P_{s} = E_{a 0} \times I_{a 0} = 117.9 \times 1 = 117.9 [W]

입니다.

•

Step 2: 부하 운전 시 기계적 출력 계산 - 부하 시 전기자 전류

I_{a} = I - I_{f} = 50 - 3 = 47 [A]

입니다. - 부하 시 역기전력

E_{a} = V - I_{a} R_{a} - e_{b} = 120 - (47 \times 0.1) - 2 = 113.3 [V]

입니다. - 발생된 기계적 출력

P_{m} = E_{a} \times I_{a} = 113.3 \times 47 = 5325.1 [W]

입니다.

•

Step 3: 최종 출력 계산 - 최종 출력

P_{o u t} = P_{m} - P_{s} = 5325.1 - 117.9 = 5207.2 [W]

입니다. - 이를

[k W]

단위로 환산하면 약

5.2 [k W]

가 됩니다.

약 6.4

오답 함정 분석

무부하 손실을 고려하지 않거나 전류 계산 시 계자 전류를 잘못 적용하여 도출된 오답입니다.

약 7.1

오답 함정 분석

역기전력 계산 시 브러시 전압강하를 누락하거나 부호 적용을 잘못하여 도출된 오답입니다.

약 8.7

오답 함정 분석

전기자 전류 대신 전체 부하 전류를 그대로 곱하여 출력을 계산한 오답입니다.

자주 묻는 질문

분권 전동기에서 무부하 전류는 왜 주어지나요?

무부하 상태에서 전동기가 소비하는 전력은 대부분 마찰손, 풍손, 철손 등의 회전손실을 의미합니다. 따라서 정확한 유효 출력을 구하기 위해 기계적 출력에서 이 회전손실을 빼주어야 하므로 무부하 전류 정보가 필요합니다.

브러시 전압강하는 역기전력 계산에 어떻게 적용되나요?

전동기에서 역기전력은 인가전압에서 전기자 저항에 의한 전압강하와 브러시 전압강하를 모두 뺀 값으로 계산됩니다. 즉,

E_{a} = V - I_{a} R_{a} - e_{b}

공식을 사용합니다.

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