직류전동기의 종류와 특성
전기기사 필기 2022년 1회 54번
| 과목 / 챕터 | 전기기기 / 직류기 |
|---|---|
| 인지 유형 | memory |
| 난이도 | Level 2 |
Q문제
직류 직권전동기의 발생 토크는 전기자 전류를 변화시킬 때 어떻게 변하는가? (단, 자기포화는 무시한다.)
선택지 분석
1
전류에 비례한다.
오답 함정 분석
전류에 비례하는 특성은 자속이 일정한 타여자 전동기나 분권 전동기에서 나타나는 특징입니다.
2
전류에 반비례한다.
오답 함정 분석
직권전동기의 토크는 전류가 증가할수록 함께 증가하므로 반비례 관계는 성립할 수 없습니다.
전류의 제곱에 비례한다.
정답 상세 해설
직류 직권전동기에서 토크는 전기자 전류의 제곱에 비례하는 특성을 가집니다.
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Step 1: 직류전동기의 토크(T) 공식은 T = kΦIa입니다. 여기서 k는 상수, Φ는 자속, Ia는 전기자 전류를 의미합니다.
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Step 2: 직권전동기는 계자 권선과 전기자가 직렬로 연결되어 있어, 자속(Φ)이 전기자 전류(Ia)에 비례하여 발생합니다(Φ ∝ Ia). 단, 문제의 조건에 따라 자기포화는 무시합니다.
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Step 3: 따라서 토크 공식에 Φ ∝ Ia를 대입하면 T ∝ Ia × Ia = Ia²이 되어, 토크는 전기자 전류의 제곱에 비례하게 됩니다.
4
전류의 제곱에 반비례한다.
오답 함정 분석
전류의 제곱에 반비례하는 관계는 직권전동기의 토크 특성과 정반대되는 설명입니다.
자주 묻는 질문
Q.
자기포화를 고려한다면 토크는 어떻게 변하나요?
자기포화가 발생하면 전류가 증가해도 자속이 더 이상 늘어나지 않고 일정해지므로, 토크는 전류의 제곱이 아닌 전류에 비례하는 특성으로 변합니다.
Q.
직권전동기가 기동 토크가 큰 이유는 무엇인가요?
기동 시에는 큰 전류가 흐르는데, 토크가 전류의 제곱에 비례하여 발생하므로 다른 전동기에 비해 매우 강력한 회전력을 얻을 수 있기 때문입니다.