직류기 3대 요소

관련 문항 4개

1. 문항 1 전기기기 · 동기기

   동기 전동기의 자기 기동에서 계자권선을 단락하는 이유는?

   1. 기동이 쉽다.
   2. 기동권선으로 이용
   3. 고전압 유도에 의한 절연파괴 위험 방지
   4. 전기자 반작용을 방지한다.

   정답과 해설

   정답 3번

   동기 전동기를 자기 기동하면 권수가 많은 계자권선에 매우 높은 유도전압이 발생하므로, 절연파괴를 막기 위해 계자권선을 단락시킨다.

   풀이

   정답 근거: 동기전동기를 유도전동기처럼 자기기동시킬 때 회전자계가 계자권선과 쇄교하면서 권수가 많은 계자권선에 매우 높은 유도전압이 발생해 절연을 파괴할 위험이 있으므로, 기동 중에는 계자권선을 단락시켜 이 위험전압을 억제한다.

   오답 소거: 기동을 쉽게 하거나 기동권선으로 활용하거나 전기자반작용을 방지하는 것은 계자권선 단락의 직접적인 이유가 아니다.

   핵심 공식: 없음(개념 문제).

   암기팁: '계자권선 단락=고전압 유도로 인한 절연파괴 방지'로 안전 목적임을 암기.

   처음이라면

   비유하자면, 코일이 아주 많이 감긴 변압기에 갑자기 강한 전기를 흘리면 엄청 높은 전압이 튀어나와서 코일의 감싸개(절연체)가 견디지 못하고 타버리는 것과 같아요.

   동기 전동기(회전자가 회전자계와 같은 속도로 도는 전동기)를 자기 기동(스스로 기동하는 방법)하면, 회전자계가 계자권선(회전자 쪽 코일)을 지나가면서 유도전압이 생겨요.

   그런데 계자권선은 감은 수(권수)가 아주 많아서 유도전압이 매우 높아집니다.

   이 높은 전압이 절연체(전기가 새지 않게 감싸는 것)를 뚫으면 감전이나 고장 위험이 있어요.

   그래서 기동할 때만 계자권선을 단락(선 끝을 서로 연결)시켜서 위험한 고전압을 막는 겁니다.

   이런 문제가 나오면 → '계자권선 단락 = 고전압 유도로 인한 절연파괴 방지(안전 목적)'로 외우면 돼요.

   한 걸음 더

   자기 기동 시 회전자계가 권수가 많은 계자권선과 쇄교하여 매우 높은 유도전압이 발생 → 절연파괴 위험 → 기동 중 계자권선을 단락하여 위험전압 억제.

   오답 소거: ② 기동권선으로 쓰이는 것은 계자권선이 아니라 댐퍼권선(제동권선)이다. ①, ④는 계자권선 단락의 직접적인 목적이 아니다.

   이 유형 패턴: '동기전동기 기동 + 계자권선 처리' → 무조권 절연파괴 방지(단락)로 답.

   시험 꿀팁: 댐퍼권선은 기동용, 계자권선 단락은 안전용으로 구분해서 외울 것.

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2. 문항 2 전기기기 · 직류기

   직류 분권발전기가 있다. 전기자 총 도체수 Z=220, 매극의 자속수 Φ=0.01[Wb], 극수 P=6, 회전수 N=1500[rpm] 일 때 유기기전력은 몇 [V] 인가? (단, 전기자 권선은 파권이다.)

   1. 60
   2. 120
   3. 165
   4. 240

   정답과 해설

   정답 3번

   직류발전기 유기기전력 공식에 값을 대입하되, 파권(물결 모양으로 감은 권선)은 병렬회로수 a=2를 쓰는 것이 핵심이다.

   풀이

   정답 근거: 직류기 유기기전력 공식 $E = \frac{PZ\Phi N}{60a}$에서 파권은 병렬회로수 a=2이므로, $E = \frac{6 \times 220 \times 0.01 \times 1500}{60 \times 2} = 165[V]$가 된다.

   오답 소거: 60이나 120, 240은 극수·병렬회로수(a) 대입을 잘못하거나 계산 실수로 나오는 값이다.

   핵심 공식: $E = \frac{PZ\Phi N}{60a}$, 파권 a=2, 중권 a=P.

   암기팁: '파권은 2, 중권은 극수만큼' — 권선법에 따라 병렬회로수 a값을 반드시 구분해서 대입한다.

   처음이라면

   발전기는 자석 사이를 코일이 돌아 전기를 만들어내는 기계예요. 코일 개수(Z)가 많고, 자석 셈(N, P)이 세고, 빨리 돌수록(회전수 N) 더 많은 전압이 만들어져요.

   이 문제는 공식에 숫자를 넣는 계산 문제입니다.

   공식: 전압 = (극수 × 도체수 × 자속 × 회전수) ÷ (60 × 병렬회로수)

   여기서 '병렬회로수(a)'는 권선 방식에 따라 달라져요.

   파권(물결 권선)이면 a=2, 중권(겹침 권선)이면 a=극수(P=6)입니다.

   문제에서 '파권'이라 했으니 a=2!

   계산:

   $E = \frac{6 \times 220 \times 0.01 \times 1500}{60 \times 2}$

   분자: $6 \times 220 \times 0.01 \times 1500 = 19800$

   분모: $60 \times 2 = 120$

   $E = \frac{19800}{120} = 165[V]$

   이런 문제가 나오면 → '파권은 2, 중권은 극수'부터 먼저 확인하고 공식에 대입하자!

   한 걸음 더

   직류기 유기기전력 공식: $E = \frac{PZ\Phi N}{60a}$

   파권이므로 a=2 대입.

   $E = \frac{6 \times 220 \times 0.01 \times 1500}{60 \times 2} = \frac{19800}{120} = 165[V]$

   오답: ①60, ④240은 a 값을 P(=6)로 잘못 대입하거나 계산 착오로 나오는 값이다.

   이 유형 패턴: Z, Φ, P, N이 주어지면 무조건 유도기전력 공식 대입형 문제.

   시험 꿀팁: 문제지에 '파권/중권' 표시부터 찾아 a값부터 먼저 결정하자. '파권은 2, 중권은 P' 암기 필수.

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3. 문항 3 전기기기 · 직류기

   직류 발전기에서 정류자와 접촉하여 전기자 권선과 외부 회로를 연결하는 역할을 하는 일반적인 브러시는?

   1. 금속 브러시
   2. 탄소 브러시
   3. 전해 브러시
   4. 저항 브러시

   정답과 해설

   정답 2번

   직류 발전기에서 정류자와 접촉해 전기자 권선과 외부 회로를 연결하는 일반적인 브러시는 접촉저항이 커서 정류가 잘 되는 탄소 브러시다.

   풀이

   정답 근거: 직류발전기에서 정류자와 접촉하여 전기자권선과 외부회로를 연결하는 브러시는 접촉저항이 커서 양호한 정류를 얻을 수 있는 탄소브러시를 일반적으로 사용한다.

   오답 소거: 금속브러시, 전해브러시, 저항브러시는 일반적인 정류용 브러시 재료가 아니다.

   핵심 공식: 직류기 브러시 재료=탄소(접촉저항 큼, 정류양호).

   암기팁: '탄소브러시=정류가 좋아지는 저항 재료'.

   처음이라면

   지하철이나 옛날 전동기 안을 상상해 보세요. 회전하는 부품(정류자)과 고정된 전선(외부 회로)을 계속 문지르며 연결해 주는 부품이 있어야 하는데, 그게 바로 '브러시'입니다.

   브러시는 계속 마찰되므로 잘 닳는데, 탄소로 만들면 접촉저항(접촉 부분의 전기 저항)이 커서 스파크가 줄어들고, 닳으면 쉽게 교체할 수 있어요.

   그래서 일반적으로 사용하는 브러시는 → 탄소 브러시입니다.

   금속 브러시는 접촉저항이 작아 스파크(불꽃)가 많이 일어나서 잘 쓰지 않아요.

   이런 문제가 나오면 → '직류기 + 브러시 = 탄소'라고 바로 떠올리세요!

   한 걸음 더

   직류기의 브러시는 정류자와 접촉하여 전기자 권선과 외부 회로를 연결하며, 일반적으로 접촉저항이 커서 단락전류를 억제하고 정류가 양호한 탄소 브러시를 사용한다.

   금속 브러시는 접촉저항이 작아 정류 불량(스파크 발생)을 일으키므로 특수 용도에만 쓰인다.

   이 유형 패턴: 직류기 + 브러시 재료 → 무조건 '탄소'가 정답.

   꿀팁: '탄소 = 저항 큼 = 정류 양호' 세 단어만 연결해 암기하면 된다.

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4. 문항 4 전기기기 · 직류기

   10극의 직류 파권 발전기의 전기자 도체수 400, 매극의 자속수 0.02Wb, 회전수 $600\text{rpm}$일 때 기전력은 몇 $\text{V}$인가?

   1. 200
   2. 220
   3. 380
   4. 400

   정답과 해설

   정답 4번

   파권(물결 모양으로 감은 권선)은 병렬회로수가 항상 2이므로, 공식에 대입하면 400V가 나온다.

   풀이

   정답 근거: 직류기 유도기전력 $E=\frac{Z\Phi PN}{60a}$에서 파권은 병렬회로수 $a=2$이다.

   $E=\frac{400\times0.02\times10\times600}{60\times2}=\frac{48000}{120}=400\text{V}$. 오답 소거: 중권(a=P)으로 착각하여 계산하면 80V 등 다른 오답이 나온다.

   핵심 공식: $E=\frac{PZ\Phi N}{60a}$, 파권 a=2, 중권 a=P.

   암기팁: '파권은 항상 2, 중권은 극수만큼' 이라는 문구로 병렬회로수를 구분한다.

   처음이라면

   직류 발전기가 돌아가면 코일이 자석의 자력선을 지나면서 전기가 만들어져요. 문에서 '파권(물결 모양으로 도선을 감은 방식)'이라고 했으면 병렬회로수(전기가 흐르는 길의 개수) a는 항상 2라고 외우면 됩니다.

   공식: $E=\frac{Z\Phi PN}{60a}$

   여기에 넣어볼게요.

   Z(도체 수) = 400

   Φ(한 극당 자속) = 0.02

   P(극 수) = 10

   N(1분당 회전 수) = 600

   a(병렬회로수) = 2 (파권이니까!)

   곱하면 400 × 0.02 = 8

   8 × 10 = 80

   80 × 600 = 48000

   나누면 60 × 2 = 120

   48000 ÷ 120 = 400V

   이런 문제가 나오면 → '파권은 a=2, 중권은 a=P(극수)'만 구분하면 계산은 그냥 대입이다.

   한 걸음 더

   직류기 유도기전력 공식: $E=\frac{PZ\Phi N}{60a}$, 파권은 $a=2$.

   $E=\frac{10 \times 400 \times 0.02 \times 600}{60 \times 2}=\frac{48000}{120}=400\text{V}$

   오답: 중권으로 착각해 $a=P=10$을 넣으면 80V가 나와 오답.

   이 유형 패턴: 문제에 '파권/중권' 키워드 → a 값 결정 → 공식 대입.

   꿀팁: '파권은 항상 2, 중권은 극수만큼' 암기.

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