직류전동기의 종류와 특성
전기기사 필기 2012년 3회 55번
| 과목 / 챕터 | 전기기기 / 직류기 |
|---|---|
| 인지 유형 | calculation |
| 난이도 | Level 3 |
Q문제
단자전압 220[V]에서 전기자 전류 30[A]가 흐르는 직권 전동기의 회전수는 500[rpm]이다. 전기자 전류 20[A]일 때의 회전수는 약 몇 [rpm]인가? (단, 전기자 저항과 계자권선의 저항의 합은 0.8[Ω]이고 자기 포화와 전기자 반작용은 무시한다.)
선택지 분석
1
620
오답 함정 분석
역기전력의 변화나 자속과 전류의 비례 관계를 잘못 적용하여 도출된 오답입니다.
2
680
오답 함정 분석
전기자 전류 감소에 따른 자속 감소 비율을 고려하지 않고 단순 비례식으로 계산한 오답입니다.
3
720
오답 함정 분석
역기전력 계산 시 저항에 의한 전압강하를 누락하거나 잘못 계산하여 도출된 오답입니다.
780
정답 상세 해설
직권 전동기의 속도 특성식을 이용하여 변화된 회전수를 도출합니다.
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Step 1: 직권 전동기의 역기전력 공식을 통해 각 상태의 역기전력을 계산합니다.
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- 초기 역기전력 E1 = 220 - (30 × 0.8) = 196[V]
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- 변경 후 역기전력 E2 = 220 - (20 × 0.8) = 204[V]
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Step 2: 직권 전동기의 속도 비례식을 설정합니다.
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- 역기전력 E = kΦN 이며, 자기 포화가 없으므로 자속 Φ는 전기자 전류 Ia에 비례합니다.
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- 따라서 회전수 N은 E / Ia에 비례합니다.
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Step 3: 비례식을 이용하여 변경된 회전수 N2를 계산합니다.
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- N2 = N1 × (E2 / E1) × (Ia1 / Ia2)
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- N2 = 500 × (204 / 196) × (30 / 20) ≈ 780.61[rpm]
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결과적으로 회전수는 약 780[rpm]입니다.
자주 묻는 질문
Q.
직권 전동기에서 자기 포화를 무시한다는 조건은 어떤 의미인가요?
계자 전류(직권에서는 전기자 전류와 동일)와 자속이 정비례 관계에 있음을 의미합니다. 즉, 전류가 변할 때 자속도 같은 비율로 변하게 됩니다.
Q.
직권 전동기의 회전수는 전기자 전류와 어떤 관계가 있나요?
직권 전동기의 회전수는 역기전력에 비례하고 자속(전기자 전류)에 반비례합니다. 따라서 부하 전류가 감소하면 회전수는 크게 증가하는 특성이 있습니다.