직류전동기의 종류와 특성
전기기사 필기 2013년 3회 51번
| 과목 / 챕터 | 전기기기 / 직류기 |
|---|---|
| 인지 유형 | memory |
| 난이도 | Level 2 |
Q문제
부하전류가 크지 않을 때 직류 직권전동기 발생 토크는? (단, 자기회로가 불포화인 경우이다.)
선택지 분석
1
전류의 제곱에 반비례한다.
오답 함정 분석
직권전동기의 토크는 전류가 증가함에 따라 함께 증가하므로 반비례 관계가 성립할 수 없습니다.
2
전류에 반비례한다.
오답 함정 분석
전류와 토크는 양의 상관관계를 가지며, 반비례는 물리적 특성에 어긋나는 설명입니다.
3
전류에 비례한다.
오답 함정 분석
전류에 단순 비례하는 특성은 자속이 일정한 타여자 전동기나 분권 전동기에서 나타나는 특징입니다.
전류의 제곱에 비례한다.
정답 상세 해설
직류 전동기의 토크(T)는 자속(Φ)과 전기자 전류(Ia)의 곱에 비례하며, 수식으로는 T = kΦIa로 표현됩니다.
•
직권전동기는 계자 권선과 전기자 권선이 직렬로 연결되어 있어, 부하 전류(I)가 곧 계자 전류이자 전기자 전류가 됩니다. 따라서 자기회로가 불포화 상태일 때 자속(Φ)은 전류(I)에 비례합니다.
•
결과적으로 토크 식에 Φ ∝ I를 대입하면 T ∝ I × I가 되어, 토크는 전류의 제곱에 비례하게 됩니다.
자주 묻는 질문
Q.
자기회로가 포화된 경우에는 토크 특성이 어떻게 변하나요?
자기회로가 포화되면 전류가 증가해도 자속이 더 이상 늘어나지 않고 일정해집니다. 이 경우 토크는 전류의 제곱이 아닌 전류에 단순 비례하는 특성을 보이게 됩니다.
Q.
직권전동기가 기동 토크가 큰 이유는 무엇인가요?
기동 시에는 매우 큰 전류가 흐르는데, 직권전동기는 토크가 전류의 제곱에 비례하여 발생하므로 다른 전동기 방식에 비해 월등히 높은 기동 토크를 얻을 수 있기 때문입니다.