직류 발전기의 전기자 반작용 방지
직류 발전기의 전기자 반작용 방지는 직류기의 원리와 구조 단원의 개념이다. 공개 문항 5개를 한데 묶었다.
개념 설명
전기자 반작용 방지를 위해 보상권선 및 보극 설치 (균압환은 해당 안 됨)
전기자에 전류가 흐를 때 발생하는 자기장이 주 자계에 영향을 미쳐 자속 분포를 변형시키는 전기자 반작용(Armature Reaction)을 방지하기 위해 보상권선 및 보극(보상극)을 설치한다. 균압환은 병렬 운전 시 발생하는 환상 전류를 방지하기 위한 장치이다.
관련 문항 5개
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문항 1 다음 중 직류발전기의 전기자 반작용을 없애는 방법으로 옳지 않은 것은?
정답과 해설
정답 4번
균압환은 병렬회로 간 전압 불평형 순환전류 방지용이지 전기자 반작용 대책이 아니다.
처음이라면
전기자에 전류가 흐르면 전기자도 자기장을 만들어 계자의 자기장을 비틀어버리는데, 이것이 전기자 반작용입니다.
이를 없애는 대표적 방법은 ① 보상권선(주극 극면에 전기자 전류와 반대로 흐르게 해 상쇄), ② 보극 설치, ③ 브러시를 밀린 전기적 중성점으로 이동 세 가지입니다.
④ 균압환(균압선)은 중권 전기자에서 병렬 회로 사이 전압 불평형으로 생기는 순환전류를 막는 장치일 뿐, 전기자 반작용과는 전혀 무관합니다.
이런 문제가 나오면 → '반작용 대책 = 보상권선·보극·브러시 이동 / 균압환 = 순환전류 방지'로 딱 구분하세요.
한 걸음 더
전기자 반작용 대책은 보상권선·보극·브러시를 전기적 중성점으로 이동의 3종이며, 균압환은 병렬회로 순환전류 방지 장치라 대책이 아니다.
①②③은 모두 반작용을 상쇄·완화하는 수단이라 옳다.
패턴: '옳지 않은 것' 유형에서 균압환이 반작용 대책으로 위장 출제된다.
꿀팁: '균압환은 압(電壓)을 고르게 — 반작용과 무관'.
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문항 2 직류기에서 전기자 반작용을 방지하기 위한 보상 권선의 전류 방향은 어떻게 되는가?
정답과 해설
정답 2번
보상권선은 전기자 반작용 자속을 없애는 것이 목적이라, 전기자 권선과 반대 방향으로 전류를 흘려야 서로 상쇄된다.
풀이
정답 근거: 보상권선은 전기자 반작용으로 발생하는 자속을 상쇄하기 위해 자극편에 설치하며, 전류 방향은 전기자 권선의 전류 방향과 반대로 흘려야 전기자기자력을 정확히 상쇄할 수 있다.
오답 소거: ①같은 방향이면 오히려 전기자 반작용을 강화시키게 되어 목적에 어긋나고, ③④계자 권선의 전류 방향과 비교하는 것은 보상권선의 역할 정의와 직접 관련이 없다.
핵심 공식: 전기자 반작용 상쇄 조건 = 보상권선 전류 방향 ↔ 전기자 전류 방향 (반대).
암기팁: '보상은 반대로 걸어야 상쇄된다'로 암기한다.
처음이라면
스피커에서 소음이 날 때, 반대 파형의 소리를 만들어 소음을 지우는 '노이즈 캔슬링'을 생각해보세요. 전기기(전기를 돌려 힘을 만드는 기계)도 마찬가지예요.
전기자 권선(회전하는 부분)에 전류가 흐르면 꼬리를 흔들듯 불필요한 자속(자기의 흐름)이 생깁니다. 이게 '전기자 반작용'이에요.
이걸 없애려면 똑같은 방향으로 하나 더 만들면 오히려 두 배가 되겠죠?
반대 방향의 자속을 만들어야 서로 부딪혀 사라집니다(상쇄).
그래서 보상권선(자극편에 심는 추가 코일)에는 전기자 권선과 '반대 방향'의 전류를 흘립니다.
이런 문제가 나오면 → '보상은 반대로 걸어야 상쇄된다'를 떠올리면 됩니다.
한 걸음 더
보상권선은 전기자 기자력을 상쇄하기 위해 자극편에 설치하며, 전기자 권선과 반대 방향으로 전류를 흘려 자속을 제거한다.
오답: ① 같은 방향이면 반작용 자속이 강화됨. ③④ 계자 권선 방향과의 비교는 무관함.
이 유형 패턴: 보상권선 = 전기자 전류와 '반대' 방향.
꿀팁: 정류자 극(브러시 화살 이동 방향 = 회전 방향)과 구분해서 암기할 것.
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문항 3 직류기에서 보극을 두는 가장 주된 목적은?
정답과 해설
정답 3번
보극은 정류(브러시에서 불꽃 없이 전류 방향을 바꾸는 것)를 돕고, 전기자 반작용을 상쇄·약화시키기 위해 설치한다.
풀이
정답 근거: 직류기의 보극(간극)은 전기자 반작용으로 인해 정류자편 사이에서 발생하는 불꽃(정류 불량)을 억제하기 위해 정류축에 자속을 보완하고, 이를 통해 전기자 반작용의 영향을 약화시켜 정류 작용을 원활히 돕는 역할을 한다.
오답 소거: ①기동 특성 개선은 보극의 목적이 아니고, ②전기자 반작용을 오히려 약화시키는 것이 목적이므로 '크게 한다'는 반대 설명이며, ④전압을 낮추는 것은 보극의 기능과 무관하다.
핵심 공식: 보극 기전력 = 전기자 반작용 상쇄 + 정류 리액턴스 전압 상쇄 → 양호한 정류(불꽃 없는 정류).
암기팁: '보극=정류를 돕고 반작용을 약화'로 암기한다.
처음이라면
기차 바퀴가 방향을 바꾸듯, 직류기 안에서는 브러시를 지나며 전류 방향이 계속 바뀌어야 하는데 이걸 '정류(전류 방향 바꾸기)'라고 해요. 문제는 이때 불꽃이 튀면서 고장이 나기 쉽다는 것!
그래서 브러시 근처에 작은 자석 같은 코일(보극)을 달아줘요.
보극이 하는 일은 두 가지예요.
① 정류를 도와서 불꽃을 없애준다.
② 전기자 반작용(회전하는 부품이 만드는 성가신 자기장)을 상쇄해서 약하게 만든다.
딱 보기가 ③번이죠?
이런 문제가 나오면 → '보극 = 정류 도움 + 반작용 약화'라고 외우면 바로 ③번을 찾을 수 있어요.
한 걸음 더
보극은 정류축에 설치되어 전기자 반작용에 의한 중성축 이동을 상쇄하고, 정류 코일의 리액턴스 전압을 없애 불꽃 없는 정류(양호한 정류)를 가능하게 한다.
① 기동특성은 보극과 무관하고, ②는 반대로 반작용을 약화시키는 것이 목적이며, ④ 전압 강하와도 무관하다.
이 유형 패턴: '보극' 키워드가 나오면 무조건 '정류 개선 + 전기자 반작용 약화'로 연결.
꿀팁: 보상권선(주극 극면에 설치, 공극 자속 왜곡 방지)과 구별해서 암기할 것.
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문항 4 직류 발전기에서 전기자 반작용을 없애는 방법으로 옳은 것은?
정답과 해설
정답 2번
전기자 반작용 대책은 보극 설치와 보상권선 설치이며, 보상권선이 가장 확실하다.
처음이라면
전기자 반작용이란 전기자(회전하는 부분) 전류가 만드는 자속이 주자극의 자속을 밀고 눌러 자기장을 일그러뜨리는 현상입니다. 그 결과 중성점이 이동하고 정류(커뮤테이션)가 나빠집니다.
이를 없애는 방법은 ① 브러시를 이동한 중성점 위치로 옮기기, ② 중성축에 보극(정류극) 설치, ③ 주자극 표면에 보상권선 설치(가장 확실한 방법) 등입니다.
따라서 보극과 보상권선을 모두 설치하는 것이 정답입니다. ①은 '중성점이 아닌 곳으로' 이동한다고 했으니 반대이고, ③ 브러시 압력은 반작용과 무관하며, ④처럼 보상권선을 빼면 대책이 불완전합니다.
이런 문제가 나오면 → '전기자 반작용 대책 = 보극 + 보상권선(가장 확실)'로 외우세요.
한 걸음 더
전기자 반작용 대책: 중성축에 보극 설치 + 주자극 표면에 보상권선 설치(가장 확실), 브러시는 이동한 중성점으로 옮긴다.
①은 중성점 '이외'로 옮긴다 했으니 반대이고, ③ 브러시 압력은 무관, ④는 보상권선을 빼서 불완전하다.
대책 3종(브러시 이동·보극·보상권선)을 묻는 단골 유형.
꿀팁: '보상권선 = 가장 확실' — 이 단어가 보이면 정답 후보로 찍어라.
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문항 5 직류기의 전기자 반작용의 영향을 보상하는 데 효과가 큰 것은?
정답과 해설
정답 4번
전기자 반작용 보상에는 전기자와 직렬로 결선되는 보상 권선이 가장 효과적이다.
풀이
정답 근거: 보상권선은 전기자 권선과 직렬로 접속되어 전기자 반작용을 상쇄하는 자속을 만들어내므로, 전기자 반작용을 보상하는 데 가장 효과가 크다(대형기에 사용).
오답 소거: 탄소브러시는 정류 개선용, 보극은 정류 개선 및 국부적 반작용 완화용이지만 전체 반작용 보상 효과는 보상권선보다 작고, 균압고리는 순환전류 방지용으로 목적이 다르다.
핵심 개념: 전기자 반작용 보상 효과 크기=보상권선>보극.
암기팁: '보상권선=반작용을 직접 상쇄하는 가장 강력한 대책'으로 기억한다.
처음이라면
전기자에 전류가 흐르면 전기자 도체 주변에 자기장이 생겨 주 자속을 밀고 비스듬히 뒤틀어 버리는 현상을 '전기자 반작용'이라고 합니다. 이것을 그대로 두면 정류가 나빠지고 단자 전압도 떨어집니다.
이를 없애는 가장 강력한 장치가 보상 권선입니다. 주극의 극면 홈에 파 묻은 이 권선은 전기자 권선과 직렬로 연결되어, 전기자 전류가 커질수록 반대 방향 자속을 똑같이 크게 만들어 반작용을 직접 상쇄합니다. 주로 대형 기계에 사용됩니다.
보극(②)도 반작용 완화에 도움이 되지만 주 역할은 정류 개선이고 효과는 보상 권선보다 작습니다. 탄소 브러시(①)는 정류 개선용, 균압 고리(③)는 순환 전류 방지용으로 목적 자체가 다릅니다.
이런 문제가 나오면 → '반작용 보상 최강 = 보상 권선'을 바로 떠올리세요.
한 걸음 더
전기자 권선과 직렬로 결선되어 반작용 자속을 직접 상쇄하는 보상 권선이 가장 효과적이다.
보극은 정류 개선·국부적 완화용으로 효과가 더 작고, 브러시·균압고리는 목적이 다르다.
이 유형은 반작용 대책의 효과 크기 순서를 묻는 패턴이다.
꿀팁: '보상 권선 > 보극' 순서만 외우면 된다.