직류전동기의 기동, 제동 및 속도제어

전기기사 필기 2009년 1회 46번

발전기의 유도 기전력은 단자전압에 전기자 저항 강하를 더한 값($E = V + I_a R_a$)이며, 전동기의 역기전력은 단자전압에서 전기자 저항 강하를 뺀 값($E = V - I_a R_a$)입니다.

Q문제

직류 분권 발전기의 전기자 저항이

0.05 [Ω]

이다. 단자전압이

200 [V]

, 회전수

1500 [rpm]

일 때, 전기자 전류가

100 [A]

이다. 이것을 전동기로 사용하여 전기자 전류와 단자전압이 같을 때 회전속도는 약 몇

[rpm]

인가? (단, 전기자 반작용은 무시한다.)

유사 문제 링크

선택지 분석

1427

직류 분권 기기를 발전기에서 전동기로 변경하여 운전할 때의 유도 기전력과 회전속도의 비례 관계를 이용하여 속도를 계산합니다.

•

Step 1: 발전기로 동작할 때의 유도 기전력(

E_{G}

)을 계산합니다. -

E_{G} = V + I_{a} R_{a}

E_{G} = 200 + (100 \times 0.05) = 205 [V]

•

Step 2: 전동기로 동작할 때의 역기전력(

E_{M}

)을 계산합니다. -

E_{M} = V - I_{a} R_{a}

E_{M} = 200 - (100 \times 0.05) = 195 [V]

•

Step 3: 기전력과 회전속도의 비례 관계를 이용하여 전동기의 회전속도(

N_{M}

)를 계산합니다. - 단자전압이 일정하므로 계자 전류와 자속(

Φ

)은 일정합니다. 따라서 기전력은 회전속도에 비례합니다. (

E \propto N

) -

E_{G} : E_{M} = N_{G} : N_{M}

205 : 195 = 1500 : N_{M}

N_{M} = 1500 \times \frac{195}{205} \approx 1426.83 [rpm]

- 따라서 약

1427 [rpm]

입니다.

1577

전동기의 역기전력 대신 발전기의 유도 기전력 공식을 잘못 적용하여 속도를 높게 계산한 오답입니다.

1620

기전력과 회전속도의 비례 관계를 역으로 적용하거나 저항 강하를 잘못 계산하여 도출된 오답입니다.

1800

발전기와 전동기의 기전력 차이를 고려하지 않고 임의의 비례식을 적용한 오답입니다.

직류 분권 기기를 발전기에서 전동기로 바꿀 때 자속은 왜 일정하게 유지되나요?

단자전압이 동일하게 유지되면 분권 계자 권선에 인가되는 전압이 같으므로 계자 전류가 일정하게 흐르기 때문입니다. 계자 전류가 일정하면 발생하는 자속도 일정하게 유지됩니다.

발전기와 전동기의 기전력 공식은 어떻게 다른가요?

발전기의 유도 기전력은 단자전압에 전기자 저항 강하를 더한 값(

E = V + I_{a} R_{a}

)이며, 전동기의 역기전력은 단자전압에서 전기자 저항 강하를 뺀 값(

E = V - I_{a} R_{a}

)입니다.