직류전동기의 종류와 특성

전기기사 필기 2017년 2회 44번

Q문제

직류 분권 전동기를 무부하로 운전 중 계자 회로에 단선이 생긴 경우 발생하는 현상으로 옳은 것은?

유사 문제 링크

선택지 분석

역전한다.

회전 방향은 전류의 방향이나 자속의 극성이 반대로 바뀌어야 변경되므로, 단순히 계자가 단선된다고 해서 역전되지는 않습니다.

즉시 정지한다.

자속이 감소하면 속도는 오히려 상승하는 특성을 가지므로 즉시 정지하지 않습니다.

과속도로 되어 위험하다.

직류 분권 전동기의 계자 회로가 단선되면 자속이 급격히 감소하여 회전 속도가 위험할 정도로 상승합니다.

•

Step 1: 직류 전동기의 속도 공식

N = \frac{V - I _{a} R _{a}}{k ϕ}

에 의하면, 회전 속도(

N

)는 자속(

ϕ

)에 반비례합니다.

•

Step 2: 운전 중 계자 회로가 단선되면 계자 전류가 흐르지 않게 되어 자속(

ϕ

)이 잔류 자기 수준으로 매우 작아집니다.

•

Step 3: 공식의 분모인 자속이 0에 가까워짐에 따라 속도(

N

)는 이론적으로 무한대까지 급상승하며, 이로 인해 기계적 파손 위험이 있는 과속도 상태가 됩니다.

무부하이므로 서서히 정지한다.

무부하 상태에서는 회전을 방해하는 부하 토크가 없기 때문에 속도 상승 현상이 더욱 빠르고 위험하게 나타납니다.

계자 회로가 단선되었을 때 왜 속도가 올라가나요?

전동기가 입력 전압에 대응하는 역기전력을 유지하려고 하는데, 자속이 거의 사라진 상태에서 이를 보상하기 위해 회전 속도를 극단적으로 높이기 때문입니다.

부하가 있는 상태에서 계자가 단선되면 어떻게 되나요?

부하가 있는 경우에는 과도한 전기자 전류가 흘러 권선이 타버리거나 보호 장치가 작동하여 정지하게 됩니다.

분권 전동기 기동 시 계자 저항기의 저항값은 어떻게 설정해야 하나요?

자속을 최대로 하여 기동 토크를 높이고 과속도를 방지하기 위해 계자 저항기의 저항값은 최소(0)로 설정해야 합니다.