직류전동기의 구조 및 원리

전기기사 필기 2021년 3회 54번

Q문제

직류 분권전동기의 기동 시에 정격전압을 공급하면 전기자 전류가 많이 흐르다가 회전속도가 점점 증가함에 따라 전기자전류가 감소하는 원인은?

유사 문제 링크

선택지 분석

전기자반작용의 증가

전기자반작용은 부하 전류에 의해 주자속이 왜곡되는 현상이며, 속도 증가에 따른 전류 감소의 직접적인 원인이 아닙니다.

전기자권선의 저항증가

전기자 권선 저항은 온도에 따라 미세하게 변할 수 있으나, 속도 변화에 따라 실시간으로 전류를 제어하는 주된 요인이 아닙니다.

브러시의 접촉저항증가

브러시 접촉저항은 속도와 관계없이 일정하거나 마찰에 의해 변할 수 있으나, 역기전력에 의한 전류 억제 효과에 비해 매우 미미합니다.

전동기의 역기전력상승

회전속도가 상승함에 따라 전동기 내부에서 발생하는 역기전력이 커지면서 전기자 회로에 인가되는 실질적인 전압 차이를 줄이기 때문입니다.

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Step 1: 직류 전동기의 전기자 전류 식은

I_{a} = (V - E) / R_{a}

로 표현됩니다. 여기서

V

는 공급 전압,

E

는 역기전력,

R_{a}

는 전기자 저항입니다.

•

Step 2: 역기전력

E

는

E = k ϕN

의 관계를 가지며, 회전속도

N

이 증가할수록 역기전력

E

의 크기도 함께 커집니다.

•

Step 3: 속도가 증가하여

E

가 커지면 분자인

(V - E)

값이 작아지게 되며, 결과적으로 전기자 전류

I_{a}

는 감소하게 됩니다.

기동 시에 왜 전기자 전류가 많이 흐르나요?

기동 직후에는 회전속도가 0이므로 역기전력이 발생하지 않아, 단자전압이 전기자 저항에만 직접적으로 걸리게 되어 매우 큰 전류가 흐릅니다.

역기전력이란 무엇인가요?

전동기가 회전하면서 발전기 작용을 하여 외부에서 공급되는 전압과 반대 방향으로 발생하는 기전력을 의미합니다.