직류전동기의 종류와 특성

전기기사 필기 2011년 2회 60번

Q문제

직류 분권 전동기가 있다. 그 출력이

9 [k W]

일 때, 단자 전압은

220 [V]

, 입력전류는

51.5 [A]

, 계자 전류는

1.5 [A]

, 회전속도는

1500 [r p m]

이었다. 이때의 발생 토크

[k g \cdot m]

와 효율

[%]

은? (단, 전기자 저항은

0.1 [Ω]

이다.)

유사 문제 링크

선택지 분석

5.85, 94.8

발생 토크를 계산할 때 기계적 출력이 아닌 최종 출력을 사용하고, 효율을 계산할 때 최종 출력이 아닌 기계적 출력을 사용하여 도출된 오답입니다.

6.98, 79.4

발생 토크는 약 6.98[kg·m], 효율은 약 79.4[%]입니다.

•

Step 1: 전기자 전류 및 역기전력 계산 분권 전동기이므로 전기자 전류

I_{a} = I - I_{f} = 51.5 - 1.5 = 50 [A]

입니다. 역기전력

E = V - I_{a} R_{a} = 220 - (50 \times 0.1) = 215 [V]

입니다.

•

Step 2: 발생 동력 및 발생 토크 계산 발생 동력

P_{m} = E I_{a} = 215 \times 50 = 10750 [W]

입니다. 발생 토크

τ = 0.975 \frac{P _{m}}{N} = 0.975 \times \frac{10750}{1500} \approx 6.98 [k g \cdot m]

입니다.

•

Step 3: 효율 계산 입력 전력

P_{in} = V I = 220 \times 51.5 = 11330 [W]

입니다. 출력 전력

P_{o u t} = 9 [k W] = 9000 [W]

입니다. 효율

η = \frac{P _{o u t}}{P _{in}} \times 100 = \frac{9000}{11330} \times 100 \approx 79.4 [%]

입니다.

36.74, 79.4

효율은 올바르게 계산하였으나, 발생 토크 계산 시 단위 환산 계수를 잘못 적용하여 도출된 오답입니다.

57.33, 94.8

발생 토크와 효율 계산 시 모두 잘못된 전력 값을 대입하고 단위 환산을 누락하여 도출된 오답입니다.

발생 토크를 계산할 때 왜 최종 출력이 아닌 발생 동력을 사용하나요?

발생 토크는 전동기의 전기자에서 전자기적 작용에 의해 발생하는 토크이므로, 역기전력과 전기자 전류의 곱인 발생 동력(기계적 출력)을 기준으로 계산해야 합니다.

분권 전동기에서 전기자 전류는 어떻게 구하나요?

분권 전동기에서는 입력 전류가 전기자 권선과 계자 권선으로 병렬로 나뉘어 흐르므로, 전기자 전류는 전체 입력 전류에서 계자 전류를 빼서 구합니다.