단상직권 정류자 전동기

전기기사 필기 2019년 2회 43번

Q문제

가정용 재봉틀, 소형공구, 영사기, 치과의료용, 엔진 등에 사용하고 있으며, 교류, 직류 양쪽 모두에 사용되는 만능전동기는?

유사 문제 링크

선택지 분석

전기 동력계

전기 동력계는 전동기나 엔진의 발생 동력을 측정하기 위한 장치이며, 동력 발생을 목적으로 하는 만능전동기가 아닙니다.

3상 유도전동기

3상 유도전동기는 3상 교류 전원에서만 동작하며, 직류 전원에서는 회전 자기장을 형성할 수 없어 작동하지 않습니다.

차동 복권전동기

차동 복권전동기는 직류 전용 전동기이며, 부하가 증가하면 속도가 급격히 상승하는 불안정한 특성이 있어 일반적인 소형 가전용으로 적합하지 않습니다.

단상 직권정류자전동기

단상 직권 정류자 전동기는 교류와 직류 전원 모두에서 운전이 가능한 만능전동기(Universal Motor)입니다.

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Step 1: 동작 원리를 분석합니다. 직류 직권 전동기와 구조가 유사하여 전원의 극성이 바뀌어도 계자 자속과 전기자 전류의 방향이 동시에 바뀌므로 토크의 방향이 일정하게 유지됩니다.

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Step 2: 설계적 특징을 확인합니다. 교류 사용 시 전압 강하를 방지하기 위해 계자 권선수를 줄이고 전기자 권선수를 늘린 약계자 강전기자형으로 설계하며, 철손을 줄이기 위해 성층 철심을 사용합니다.

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Step 3: 주요 용도를 정리합니다. 소형이면서 고속 회전이 가능하고 기동 토크가 매우 크기 때문에 가정용 재봉틀, 진공청소기, 믹서기, 소형 전동공구 등에 널리 사용됩니다.

만능전동기가 교류에서도 회전할 수 있는 이유는 무엇인가요?

직권형 구조 덕분에 전원의 극성이 바뀌면 계자의 자속 방향과 전기자에 흐르는 전류의 방향이 동시에 반전되어, 플레밍의 왼손 법칙에 의한 토크 방향이 항상 일정하게 유지되기 때문입니다.

단상 직권 정류자 전동기를 설계할 때 직류 전용과 차이점은 무엇인가요?

교류 사용 시 발생하는 리액턴스 전압 강하를 줄이기 위해 계자 권선수를 적게 하고 전기자 권선수를 상대적으로 많이 설계하는 '약계자 강전기자형' 구조를 취합니다.

이 전동기의 속도 특성은 어떠한가요?

부하가 가벼워지면 속도가 매우 높아지는 직권 특성을 가지며, 교류 전원 사용 시에는 직류 전원 사용 시보다 실효 전압 및 리액턴스 영향으로 속도가 다소 낮아지는 경향이 있습니다.