직류전동기의 종류와 특성
전기기사 필기 2021년 2회 41번
| 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
전류에 비례한다.
오답 함정 분석
전류에 비례하는 특성은 타여자 전동기나 분권 전동기, 또는 직권 전동기가 자기적으로 포화되었을 때의 특성입니다.
2
전류에 반비례한다.
오답 함정 분석
전동기의 토크는 전류의 증가에 따라 함께 증가하는 경향을 보이므로 반비례 관계는 성립하지 않습니다.
전류의 제곱에 비례한다.
정답 상세 해설
직류 직권전동기의 토크는 자기회로가 불포화인 상태에서 부하전류의 제곱에 비례합니다.
•
Step 1: 직류전동기의 토크 기본 공식인 T = k * Φ * Ia를 확인합니다. 여기서 k는 상수, Φ는 자속, Ia는 전기자 전류입니다.
•
Step 2: 직권전동기는 계자권선과 전기자권선이 직렬로 연결되어 있어 자속 Φ가 부하전류 Ia에 비례(Φ ∝ Ia)하게 됩니다.
•
Step 3: 기본 공식의 자속 Φ 자리에 Ia를 대입하면 토크 T는 Ia * Ia, 즉 전류의 제곱(Ia^2)에 비례하는 결과가 도출됩니다.
4
전류의 제곱에 반비례한다.
오답 함정 분석
전류가 커질수록 토크가 급격히 감소한다는 설정은 직권전동기의 물리적 동작 원리와 상반됩니다.
자주 묻는 질문
Q.
자기회로가 포화된 경우에는 토크 특성이 어떻게 변하나요?
자기회로가 포화되면 전류가 증가해도 자속이 더 이상 늘어나지 않고 일정해지므로, 토크는 전류의 제곱이 아닌 전류에만 비례하게 됩니다.
Q.
직권전동기가 기동 토크가 크다고 하는 이유가 무엇인가요?
토크가 전류의 제곱에 비례하기 때문에, 기동 시와 같이 큰 전류가 흐를 때 다른 전동기에 비해 매우 강력한 회전력을 발생시킬 수 있기 때문입니다.