3상 직권 정류자 전동기

직권 방식은 계자와 전기자를 한 줄로 이어 같은 전류가 두 곳에 흐르게 한 것이다. 그래서 전류가 늘면 자속도 함께 세져 토크가 전류의 제곱에 가깝게 커지고 기동 토크가 크다. 대신 변속도 특성을 가져 부하에 따라 속도가 크게 변한다(2010-03-07 시행 55번 해설). 부하가 가벼워지면 속도가 크게 오르려는 성질이 있다(2017-05-07 시행 43번 해설).

이 전동기의 역률은 느리게 돌 때는 나쁘고, 동기속도 이상으로 빨라지면 크게 좋아져 거의 100 %에 가까워진다. 효율은 고속에서 거의 일정하고 동기속도 근처에서 가장 좋다. 따라서 「역률은 동기속도 이상에서 저하되며 80 % 정도」라는 설명은 거꾸로 된 틀린 설명이다(2010-03-07 시행 55번 해설).

회전자에 정류자와 브러시가 있으므로 회전자에 걸리는 전압이 정류에 알맞은 값이어야 하고, 전압이 너무 높으면 불꽃이 나 정류가 나빠진다. 전원 전압이 그 값과 맞지 않을 수 있어 사이에 중간변압기를 둔다. 중간변압기는 고정자와 회전자(정류자) 사이에 직렬로 끼워 회전자에 알맞은 전압을 넘겨 주는 장치이며, 쓰는 이유는 다음과 같다. 전원전압의 크기와 관계없이 회전자 전압을 정류에 알맞은 값으로 선정한다. 권수비를 바꾸어(실효 권수비를 선정·조정하여) 전동기 특성을 조정한다. 경부하 때 속도가 지나치게 오르는 것을 억제한다.

「중간변압기를 쓰는 주된 이유는?」 문항(2014-03-02 시행 59번)에서 정답은 경부하 때 급속한 속도 상승의 억제이다. 직권 전동기는 부하가 가벼워지면 속도가 크게 오르는 성질이 있고 3상 직권 정류자 전동기도 같다(2014-03-02 시행 59번 해설). 중간변압기의 철심을 포화시키면 전압이 더 오르지 못해 경부하일 때 속도가 지나치게 올라가는 것을 억제할 수 있다(2010-07-25 시행 42번 해설). 이 주된 이유 문항의 보기 가운데 「발생 토크를 증가시키기 위해」는 중간변압기를 쓰는 주된 이유가 아니고, 「역회전 방지를 위해」는 중간변압기의 역할이 아니다. 「직권 특성을 얻기 위해」도 아니며, 직권 특성은 고정자와 회전자 권선이 직렬로 이어지는 구조에서 얻어진다(2014-03-02 시행 59번 해설).

이유가 아닌 것으로 나온 보기는 다음과 같다. 중간변압기를 고정자 권선과 병렬로 접속한다는 설명은 맞지 않고(중간변압기는 고정자 권선과 직렬로 이어진다), 동기속도 이상에서 역률을 100 %로 만드는 것도 중간변압기를 쓰는 이유로 들지 않는다(2010-07-25 시행 42번 해설). 누설 리액턴스를 감소시키는 것은 중간변압기를 쓰는 이유가 아니다(2013-08-18 시행 47번, 2018-08-19 시행 41번 해설). 「회전자 상수의 감소」도 중간(직렬)변압기를 쓰는 이유가 아니다(2011-06-12 시행 44번, 2017-05-07 시행 43번).