직류기의 손실, 효율, 온도상승 및 정격

전기기사 필기 2015년 1회 42번

과목 / 챕터	전기기기 / 직류기
인지 유형	calculation
난이도	Level 4

Q문제

정격이

10 H P, 200 V

인 직류 분권 전동기가 있다. 전부하 전류는

46 A

, 전기자 저항은

0.25Ω

, 계자 저항은

100Ω

이며, 브러시 접촉에 의한 전압강하는

2 V

, 철손과 마찰손을 합쳐

380 W

이다. 표유부하손을 정격출력의

1%

라 한다면 이 전동기의 효율

[%]

은? (단,

1 H P = 746 W

이다.)

유사 문제 링크

2019-2-q51 2008-3-q52 2010-2-q48 2013-3-q58 2006-3-q59

선택지 분석

84.5

정답 상세 해설

직류 분권 전동기의 규약 효율은 '(입력 - 총 손실) / 입력'으로 계산하며, 주어진 조건에 따라 계산하면 84.5%가 됩니다.

•

Step 1: 전동기의 총 입력을 계산합니다. - 입력

P_{in} = V \times I = 200 \times 46 = 9200 [W]

•

Step 2: 전동기에서 발생하는 각 손실을 계산합니다. - 계자 전류

I_{f} = \frac{V}{R _{f}} = \frac{200}{100} = 2 [A]

- 전기자 전류

I_{a} = I - I_{f} = 46 - 2 = 44 [A]

- 전기자 동손

P_{c} = I_{a}^{2} R_{a} = 4 4^{2} \times 0.25 = 484 [W]

- 계자 동손

P_{f} = V \times I_{f} = 200 \times 2 = 400 [W]

- 브러시 손실

P_{b} = e_{b} \times I_{a} = 2 \times 44 = 88 [W]

- 철손 및 마찰손

P_{0} = 380 [W]

- 표유부하손

P_{s} = 정격출력 \times 0.01 = (10 \times 746) \times 0.01 = 74.6 [W]

- 총 손실

Σ P_{l} = 484 + 400 + 88 + 380 + 74.6 = 1426.6 [W]

•

Step 3: 규약 효율을 계산합니다. - 출력

P_{o u t} = P_{in} - Σ P_{l} = 9200 - 1426.6 = 7773.4 [W]

- 효율

η = \frac{P _{o u t}}{P _{in}} \times 100 = \frac{7773.4}{9200} \times 100 \approx 84.5 [%]

82.5

오답 함정 분석

손실 계산 시 브러시 손실이나 표유부하손 등 일부 항목을 누락하거나 잘못 계산한 경우 도출되는 오답입니다.

80.2

오답 함정 분석

정격 출력을 실제 출력으로 간주하여 효율을 계산(7460 / 9200)한 경우 도출되는 오답입니다.

78.5

오답 함정 분석

전기자 전류를 전체 전류로 잘못 대입하여 동손을 과다 계산한 경우 도출되는 오답입니다.

자주 묻는 질문

규약 효율과 실측 효율의 차이는 무엇인가요?

실측 효율은 실제 측정한 출력과 입력의 비를 의미하며, 규약 효율은 입력과 출력 중 하나를 기준으로 손실을 가감하여 계산한 효율입니다. 전동기의 경우 주로 '입력'을 기준으로 (입력 - 손실) / 입력으로 계산합니다.

전기자 전류는 어떻게 구하나요?

직류 분권 전동기에서 전체 전류는 전기자 전류와 계자 전류의 합입니다. 따라서 전기자 전류는 전체 전류에서 계자 전류를 빼서 구합니다.

표유부하손은 무엇인가요?

표유부하손은 부하 전류에 의해 발생하지만 정확히 측정하거나 계산하기 어려운 부가적인 손실을 의미합니다. 문제에서는 정격 출력의 1%로 주어졌습니다.

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