단상 직권 정류자 전동기

📖 5분 정리무료 공개이론 근거 정리

1 출제 포인트 — 이렇게 나옵니다

38회 시험 중에서 13번 나왔습니다

2010~2022년 기출 38회 시험 기준

출제 회차 2012년 1차 · 2012년 3차 · 2014년 2차 · 2015년 1차 · 2015년 2차 · 2016년 2차 · 2017년 1차 · 2017년 2차 · 2018년 1차 · 2018년 3차 · 2019년 2차 · 2021년 3차 · 2022년 2차

2 쉬운 설명

단상 직권 정류자 전동기는 계자 권선과 전기자를 직렬로 연결한 정류자 전동기로, 교류와 직류 양쪽으로 돌릴 수 있어 만능 전동기라고도 한다.

5문단 · 상세한 내용보기접어서 간단히 보기

직권 전동기는 같은 전류가 계자 권선과 전기자 두 곳에 흐른다. 전류 방향이 바뀌면 계자와 전기자의 자기장이 함께 바뀌므로 토크의 방향은 그대로 유지되고, 그래서 교류 전원에서도 한 방향으로 돌 수 있다(2019-04-27 시행 43번 해설). 개념도 문항(2016-05-08 시행 59번)에서는 전기자 A, 보상권선 C, 계자 F 가 직렬로 이어지고, 전기자 바로 옆에 직렬로 놓인 C 가 보상권선이다. 이 전동기는 직류 직권 전동기와 비슷한 구조를 교류에서도 쓸 수 있게 만든 것이다(2022-04-24 시행 42번 해설).

75 W 이하의 소출력 단상 직권 정류자 전동기는 믹서, 소형공구, 치과의료용 기기처럼 짧게 켜고 끄며 가벼운 부하를 돌리는 용도에 알맞고, 공작기계에는 알맞지 않다(2021-08-14 시행 60번 해설). 같은 해설은 공작기계가 일정한 속도로 무거운 부하를 오래 돌려야 해서 75 W 이하의 소출력 전동기로는 부족하다고 설명한다. 2012-03-04 시행 44번 해설은 공작기계가 큰 출력을 필요로 하고, 정류자 전동기는 브러시가 닳기 쉬워 큰 출력에는 보수가 어렵다고 설명한다.

교류로 돌리면 역률이 나빠지기 쉽다. 2012-08-26 시행 59번 해설은 그 이유를 전기자 전류가 만드는 자속(전기자 반작용)과 누설 리액턴스가 크기 때문이라고 하고, 2018-03-04 시행 41번 해설은 계자 자속이 교번하여 계자 권선에 리액턴스가 생기기 때문이라고 설명한다. 보상권선은 고정자에 감아 전기자 전류와 반대 방향의 기자력을 만들어 전기자 기자력을 상쇄한다. 그 결과 누설 리액턴스가 적어져 역률이 좋아지고, 전기자 반작용이 줄어 정류도 좋아진다. 속도를 줄이는 제동 작용은 보상권선의 효과가 아니다. 설계 쪽에서는 계자 권선의 권수를 적게, 전기자 권선의 권수를 크게 해 역률을 좋게 한다(2018-03-04 시행 41번 해설).

정류에서는 변압기 기전력이 문제가 된다. 교번하는 계자 자속 때문에 브러시로 단락된 코일에 기전력이 유도되고, 이 기전력이 단락전류를 흘리면 브러시 밑에서 불꽃이 튀어 정류가 나빠진다. 그래서 단락전류는 작게 해야 하며, 저항도선은 코일과 정류자편 사이에 넣어 변압기 기전력에 의한 단락전류를 작게 한다. 2022-04-24 시행 42번 해설은 계자 권수를 적게 해 변압기 기전력과 단락전류를 줄이고 줄어든 계자 자속은 전기자 권수를 크게 해 보충한다고 설명한다.

속도기전력은 전기자가 회전하며 자속을 끊을 때 생기는 기전력이다. 바탕은 직류기의 유기 기전력 $E=\frac{PZ}{60a}\phi n$ 이며, 극수 $P$ , 도체 수 $Z$ , 병렬 회로 수 $a$ , 자속 $\phi$ , 회전수 $n$ (rpm)이다. 교류 정류자기는 자속이 정현파로 변하므로 최대값 $\phi_{m}$ 을 쓰고 $\sqrt{2}$ 로 나누어 실효값을 얻으며, 브러시 축이 자극축과 $\alpha$ 만큼 벌어져 있으면 $\sin\alpha$ 만큼만 속도기전력이 나타난다. 이 장에서는 속도기전력의 실효값을 $E_{s}=\frac{PZ}{60a}\phi_{m}n\times\frac{1}{\sqrt{2}}\times\sin\alpha$ 로 쓴다(문항마다 기호가 달라, 2015-03-08 시행 51번은 속도기전력을 $E$ 로, 2014-05-25 시행 48번은 $E_{r}$ 로 쓰지만 모두 속도기전력을 가리킨다).

3 이 개념이 나온 기출문제

해설·법령 근거까지 가입 없이 보실 수 있습니다. 최신 5개년 문항은 여기 나오지 않습니다.

4 체크리스트 + 암기팁

암기팁

\displaystyle E_{s}=\frac{PZ}{60a}\phi_{m}n\cdot\frac{1}{\sqrt{2}}\sin\alpha

— 실효값은

\sqrt{2}

로 나누고 브러시 각은

\sin\alpha

암기팁 이 문항(2015-03-08 시행 51번)은 속도기전력을

E

로 쓴다. 직권 전동기는 속도기전력

E

가 전류와 같은 위상이므로 전류를 기준으로 전압을 나눈다:

V\cos\theta=E+IR

에서

E=V\cos\theta-IR

V

는 전압,

I

는 전류,

R

은 전기자와 직권 계자 권선의 실효저항의 합,

\theta

는 전압과 전류의 위상차(

\cos\theta

는 역률)이다. 계자 자속이 정현적으로 변하고, 브러시가 중성축에 있으며, 철손을 무시하는 경우의 풀이이다.

함정 주의 단상 직권 정류자 전동기의 종류는 직권형, 보상직권형, 유도보상직권형이다. 아트킨손형은 이 분류에 들지 않고 반발전동기에 속한다(2018-03-04 시행 42번). 직권형에 보상권선을 더해 역률과 정류를 개선한 것이 보상직권형과 유도보상직권형이다.

보상권선의 효과는 전기자 기자력 상쇄, 누설 리액턴스 감소, 역률 개선이다. 「제동 효과가 있다」는 보상권선의 효과가 아니므로 틀린 보기이다(2012-08-26 시행 59번).
보상권선과 저항도선은 변압기 기전력의 영향을 줄이려는 것이므로 「변압기 기전력을 크게 한다」는 보기는 틀리다. 보상권선은 역률을 좋게 하고 전기자 반작용을 줄이며, 저항도선은 변압기 기전력에 의한 단락전류를 작게 한다(2017-03-05 시행 45번, 2018-08-19 시행 44번).
브러시로 단락되는 코일의 단락전류는 많게(크게) 하는 것이 아니라 적게 해야 한다. 계자 권선 권수는 적게, 전기자 권선 권수는 크게, 변압기 기전력은 적게 하여 역률 저하를 막으므로, 단락전류를 많게·크게 한다는 보기가 틀린 것이다(2018-03-04 시행 41번, 2022-04-24 시행 42번).

체크리스트 더 보기 3개 더체크리스트 접기

직류 전동기를 교류용으로 쓰는 대책은 성층 철심, 계자 권선수 감소와 전기자 권선수 증대, 보상권선, 브러시 접촉 저항 증대이다. 「정류자편 감소, 전기자 크기 감소」는 이 대책에 들지 않는다(2015-05-31 시행 45번).
75 W 이하 소출력 단상 직권 정류자 전동기는 믹서·소형공구·치과의료용에 적합하고 공작기계에는 부적합하다(2021-08-14 시행 60번). 교류와 직류 양쪽에 쓰는 만능 전동기를 고르는 문항(2019-04-27 시행 43번)에서 보기 중 답은 단상 직권 정류자 전동기이다.
속도기전력 계산 순서(2017-05-07 시행 55번: 자속 최대값 0.14 Wb, 극수 2, 병렬 회로 수 1, 도체 수 200, 회전수 1200 rpm, 브러시 축과 자극축의 각 30°): 직류기 식 $\frac{PZ}{60a}\phi_{m}n=\frac{2\times200}{60\times1}\times0.14\times1200=1120\,\mathrm{V}$ → $1120\times\frac{1}{\sqrt{2}}\approx792\,\mathrm{V}$ → $\sin30^{\circ}=0.5$ 를 곱해 $E_{s}\approx792\times0.5\approx396\,\mathrm{V}$ 이므로 보기 중 400 V 가 맞다. 160 V 는 396 V 보다 훨씬 작고, 560 V 는 396 V 보다 크며, 800 V 는 396 V 의 두 배 크기이다.

5 예제 — 이 개념, 실제로 이렇게 나왔습니다

2012년 3차 전기기기 59번 — 보상권선 효과로 틀린 것단상 직권 정류자 전동기에 있어서의 보상권선의 효과로 틀린 것은?옳지 않은 것 고르기해설 보기 →2017년 2차 전기기기 55번 — 정현파 속도기전력 실효값교류정류자기에서 갭의 자속분포가 정현파로

\phi _{m}

=0.14Wb, P=2, a=1, Z=200, n=1200rpm인 경우 브러시 축이 자극축과 30°라면, 속도 기전력의 실효값

E_{S}

는 약 몇 V인가?계산해설 보기 →2021년 3차 전기기기 60번 — 소출력 직권 전동기의 부적합 용도75W 이하의 소출력 단상 직권정류자 전동기의 용도로 적합하지 않은 것은?옳지 않은 것 고르기해설 보기 →

6 이론 근거 — 정의가 곧 정답입니다항목 13개 · 눌러서 펼치기눌러서 닫기

단상 직권 정류자 전동기

직권 특성으로 기동 토크가 크고 속도가 높아 소형공구, 믹서, 청소기 등 소출력 용도에 쓰인다.

출처: 기출 해설의 이론 근거 · 이 개념 기출 14문항 중 2문항이 인용

단상 정류자 전동기의 분류

단상 직권 정류자 전동기는 직권형, 보상직권형, 유도보상직권형이 있고 아트킨손형은 반발전동기에 속한다.

출처: 기출 해설의 이론 근거 · 이 개념 기출 14문항 중 1문항이 인용

단상 직권 정류자 전동기의 개선

계자권선 권수를 줄이고 전기자 권선 권수를 늘려 역률을 개선하고, 변압기 기전력과 단락전류를 줄여 정류를 개선한다.

출처: 기출 해설의 이론 근거 · 이 개념 기출 14문항 중 1문항이 인용

단상 직권 정류자 전동기의 보상

보상권선은 전기자 반작용을 제거하고 역률을 개선하며, 저항도선은 변압기 기전력에 의한 단락전류를 줄인다.

출처: 기출 해설의 이론 근거 · 이 개념 기출 14문항 중 1문항이 인용

단상 직권 정류자 전동기의 보상 권선

전기자와 직렬로 연결한 보상 권선은 전기자 전류가 만드는 자속을 상쇄해 전기자 반작용을 줄인다.

출처: 기출 해설의 이론 근거 · 이 개념 기출 14문항 중 1문항이 인용

단상 직권 정류자전동기의 정류 개선

보상권선은 전기자 반작용을 줄여 역률을 높이고 저항도선은 변압기 기전력에 의한 단락전류를 줄인다.

출처: 기출 해설의 이론 근거 · 이 개념 기출 14문항 중 1문항이 인용

단상 직권 정류자전동기의 정류 개선 설계

단상 직권전동기는 계자 권수를 줄이고 전기자 권수를 늘려 변압기 기전력과 브러시 단락전류를 작게 함으로써 역률과 정류를 개선한다.

출처: 기출 해설의 이론 근거 · 이 개념 기출 14문항 중 1문항이 인용

단상 직권정류자전동기의 특성

소출력·가변속 특성이 있어 가정용 소형기기에 주로 쓰이며, 큰 부하를 지속적으로 돌리는 공작기계용으로는 적합하지 않다.

출처: 기출 해설의 이론 근거 · 이 개념 기출 14문항 중 1문항이 인용

보상권선의 작용

전기자 기자력을 상쇄해 리액턴스를 줄이고 역률을 개선한다.

출처: 기출 해설의 이론 근거 · 이 개념 기출 14문항 중 1문항이 인용

정현파 자속의 실효값

직류 속도기전력 식의 자속 대신 정현파 자속의 최대값

φ_{m}

을 쓰면 실효값은 1/√2 배이다.

출처: 기출 해설의 이론 근거 · 이 개념 기출 14문항 중 1문항이 인용

직권 정류자 전동기의 전압 평형

속도기전력은 전류와 같은 위상이므로 전류 방향으로

V\cos\theta=E+IR

이 성립한다.

출처: 기출 해설의 이론 근거 · 이 개념 기출 14문항 중 1문항이 인용

직류기·교류 정류자기의 유기 기전력

E=\frac{PZ}{60a}\phi n

에서 정현파 자속은 최대값을

\sqrt{2}

로 나누어 실효값을 얻고, 브러시 각

\alpha

에 따라

\sin\alpha

가 곱해진다.

출처: 기출 해설의 이론 근거 · 이 개념 기출 14문항 중 1문항이 인용

직류기의 교류용 대책

교류용으로 쓰려면 성층 철심, 계자 권선수 감소와 전기자 권선수 증대, 보상 권선, 브러시 접촉 저항 증대가 필요하다.

출처: 기출 해설의 이론 근거 · 이 개념 기출 14문항 중 1문항이 인용

이 단원 기출문제 보기가입 없이 · 단상 유도전동기와 정류자 전동기 이 단원 문제 풀어보기 — 도장깨기가입하면 열립니다

단상 유도전동기와 정류자 전동기 핵심개념 목록으로

무료로 시작하기