직류기의 원리와 구조

공개 문항 65개

1. 문항 1 전기기기 · 동기기

   3상 전동기에 제동 권선을 설치하는 주된 목적은?

   1. 난조방지
   2. 출력증가
   3. 효율증가
   4. 역률개선

   정답과 해설

   정답 1번

   제동 권선은 동기 전동기가 부하 변동으로 흔들리는 난조(hunting)를 잡아주는 장치다.

   풀이

   정답은 난조방지이다.

   제동 권선은 동기기(동기 전동기·발전기)의 회전자 표면에 설치하는 농형 권선으로, 부하 급변이나 외란 발생 시 회전자속도가 동기속도 주위에서 진동하는 현상인 난조(hunting)를 억제하는 것이 주된 목적이다.

   부하가 급변하면 제동 권선에 유도전류가 흘러 제동 토크(감쇠 토크)를 발생시켜 진동을 빠르게 안정시킨다.

   출력 증가나 효율 증가, 역률 개선은 제동 권선의 직접적인 목적이 아니며, 이런 효과는 부수적이거나 다른 설계 요소(계자 조정 등)로 얻는다.

   참고로 전기자 반작용을 방지하는 것은 보상권선의 역할로, 제동권선과 혼동하지 않도록 구분해야 한다.

   처음이라면

   그네를 타다가 갑자기 누가 밀면 앞뒤로 흔들리다 멈추죠? 동기 전동기도 부하가 갑자기 변하면 회전이 동기속도(정해진 속도) 주위로 흔들리는 현상이 생깁니다. 이걸 '난조(hunting)'라고 해요.

   제동 권선(회전자 표면에 두른 막대 모양 권선)은 이 흔들림이 생기면 유도전류(저절로 흐르는 전류)가 만들어져서 제동 토크(흔들림을 잡는 힘)를 냅니다.

   결과적으로 진동이 빨리 가라앉고 전동기가 안정적으로 돌아갑니다.

   출력 증가, 효율 증가, 역률 개선은 제동 권선의 목적이 아닙니다.

   이런 문제가 나오면 → '제동 권선 = 난조 방지'로 외우면 됩니다.

   한 걸음 더

   제동 권선(농형 권선)은 동기기 회전자 표면에 설치되며, 부하 변동 시 유도전류가 흘러 감쇠 토크를 발생시켜 난조(hunting)를 억제한다.

   ②③은 제동 권선의 직접 목적이 아니고, ④ 역률 개선은 계자 전류 조정(여자조정)으로 얻는 효과다.

   이 유형 패턴: 동기기 권선 문제 → 제동권선=난조방지, 보상권선=전기자반작용 방지로 구분.

   꿀팁: '제동'이라는 이름 자체가 '진동을 잡는다'는 뜻으로 연상하면 헷갈리지 않는다.

2. 문항 2 전기기기 · 직류기

   직류기에서 전기자 반작용을 방지하기 위한 보상 권선의 전류 방향은 어떻게 되는가?

   1. 전기자 권선의 전류 방향과 같다.
   2. 전기자 권선의 전류 방향과 반대이다.
   3. 계자 권선의 전류 방향과 같다.
   4. 계자 권선의 전류 방향과 반대이다.

   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.

   • 보상권선 (Compensating Winding)
   • 직류 발전기의 전기자 반작용 방지
3. 문항 3 전기기기 · 직류기

   직류기에서 브러시의 역할은?

   1. 자속생성
   2. 정류작용
   3. 전기자 권선과 외부회로 접속
   4. 확산용량

   정답과 해설

   정답 3번

   브러시는 회전하는 전기자 권선과 고정된 외부 회로를 연결해주는 전기적 통로 역할을 한다.

   풀이

   정답 근거: 브러시(brush)는 회전하는 정류자(또는 슬립링) 표면에 접촉하여 전기자 권선과 외부 회로(단자)를 전기적으로 연결하는 통로 역할을 한다.

   오답 소거: ①자속생성은 계자권선의 역할, ②정류작용은 정류자(commutator)의 역할(브러시는 정류자와 함께 작용하지만 정류 자체의 주체는 정류자), ④확산용량은 브러시의 기능과 무관한 용어이다.

   핵심 공식: 직류기 구성 - 계자(자속 생성), 전기자(기전력 유도), 정류자(교류→직류 변환), 브러시(외부회로 연결).

   암기팁: '브러시=전기 접촉 통로'로 단순하게 암기한다.

   처음이라면

   회전하는 바퀴에서 전기를 어떻게 꺼내올 수 있을까요? 그림을 그려본다면, 회전하는 부분(전기자 권선, 즉 코일)과 고정된 외부 전선 사이를 이어주는 다리가 필요합니다. 그 다리가 바로 브러시(탄소로 만든 접촉 부품)입니다.

   직류기(직류 전기를 만드는 기계)에서 각 부품의 역할을 나눠보면:

   계자(고정된 코일) → 자속(자기의 흐름)을 만든다

   정류자(회전하는 구리 조각) → 교류를 직류로 바꾼다(정류 작용)

   브러시 → 회전하는 전기자 권선과 외부 회로를 연결해준다

   이런 문제가 나오면 → '브러시 = 연결 통로', '정류자 = 교류를 직류로 변환'으로 구분해서 외우면 됩니다.

   한 걸음 더

   브러시는 정류자 표면에 접촉하여 회전하는 전기자 권선과 외부 회로를 전기적으로 연결하는 통로가 핵심 기능이다.

   오답 소거: ① 자속 생성은 계자권선의 역할, ② 정류 작용의 주체는 정류자(commutator), ④ 확산용량은 무관한 용어다.

   이 유형 패턴: 직류기 부품별 역할 매칭 문제로, 계자=자속, 전기자=기전력, 정류자=정류, 브러시=외부 접속으로 정리.

   시험 꿀팁: '브러시는 스스로 일하지 않고 연결만 한다'로 기억하면 ② 함정에 안 걸린다.

   • 브러시
   • 직류기의 브러시 역할
4. 문항 4 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.

   • 직류기 3대 요소
   • 브러시
5. 문항 5 전기기기 · 직류기

   계자 철심에 잔류자기가 없어도 발전되는 직류기는?

   1. 분권기
   2. 직권기
   3. 복권기
   4. 타여자기

   정답과 해설

   정답 4번

   타여자기는 자석 만드는 전류를 외부 전원에서 따로 받아오므로 철심에 남아있는 자기(잔류자기)가 없어도 발전된다.

   풀이

   정답 근거: 타여자 발전기는 외부의 별도 직류 전원에서 계자 전류를 직접 공급받아 자속을 형성하므로, 계자 철심에 잔류자기가 전혀 없어도 발전이 가능하다.

   오답 소거: 분권기·직권기·복권기는 모두 자여자 방식으로 잔류자기를 이용해 초기 전압을 유도하는 자기여자 과정을 거쳐야 하므로 잔류자기가 필수적이다.

   핵심 개념: 자여자(잔류자기 필요) vs 타여자(외부전원, 잔류자기 불필요).

   암기팁: '타여자=남(외부)의 힘을 빌린다'로 잔류자기가 필요 없는 이유를 연결해 기억한다.

   처음이라면

   손전등을 흔들어서 충전하는 게 아니라, 벽에 꽂은 어댑터로 전기를 받는 것처럼 생각해봐요.

   직류 발전기는 돌아갈 때 자기장(스피커 자석 같은 것)이 필요한데, 이 자기장을 만드는 전류를 어디서 가져오느냐가 핵심이에요.

   ①②③ 분권기, 직권기, 복권기는 '자여자'라서 자기가 만든 전기를 다시 자기장 만드는 데 써요. 그러려면 처음에 철심에 조금이라도 남아있는 자기(잔류자기 = 영구자석처럼 살짝 남은 자기)가 꼭 필요해요.

   ④ 타여자기는 외부에서 별도 건전지(직류 전원)로 자기장을 만들어요. 그래서 잔류자기가 하나도 없어도 발전이 됩니다!

   이런 문제가 나오면 → '잔류자기 필요 없음 = 외부 전원 사용 = 타여자'로 바로 ④!

   한 걸음 더

   핵심: 자여자(분권·직권·복권)는 잔류자기에 의한 자기여자 과정이 필수이지만, 타여자기는 외부 직류 전원이 계자를 여자하므로 잔류자기가 불필요하다.

   ①②③: 모두 자여자 방식 → 잔류자기 없으면 전압이 유도되지 않음.

   이 유형 패턴: '잔류자기 없어도 발전' 또는 '자기여자 불가 조건' 문제는 무조건 타여자를 의심.

   꿀팁: '타(他)여자 = 남(외부 전원)의 힘'으로 암기하면 잔류자기 불필요인 이유가 자동 연결된다.

   • 직류기 3대 요소
   • 계자
6. 문항 6 전기기기 · 직류기

   직류기에 있어서 불꽃 없는 정류를 얻는데 가장 유효한 방법은?

   1. 보극과 탄소브러시
   2. 탄소브러시와 보상권선
   3. 보극과 보상권선
   4. 자기포화와 브러시 이동

   정답과 해설

   정답 1번

   불꽃 없는 정류의 기본 조합은 보극(전압정류)+탄소브러시(저항정류)이다.

   풀이

   정답 근거: 직류기에서 불꽃 없는 양호한 정류를 얻기 위한 가장 유효한 방법은 보극을 설치해 정류 리액턴스 전압을 상쇄하고, 탄소브러시를 사용해 접촉저항 정류(저항 정류) 효과를 얻는 것이다.

   오답 소거: 탄소브러시와 보상권선, 보극과 보상권선, 자기포화와 브러시 이동은 모두 보조적이거나 대안적인 방법이지만 '가장 유효한' 기본 방법은 보극+탄소브러시 조합이다.

   핵심 개념: 정류 개선법 = 전압정류(보극)+저항정류(탄소브러시)+브러시 이동(보조).

   암기팁: '보극+탄소브러시가 정류 개선의 기본 콤보'로 기억한다.

   처음이라면

   직류기(직류 전동기·발전기)에서 정류(전류 방향을 바꿔주는 작용)가 잘 안 되면 브러시에서 불꽃이 튑니다. 이 불꽃을 없애는 대표 방법이 두 가지 있습니다.

   첫째는 보극(정류자극)을 설치하는 것입니다. 코일의 전류가 바뀌며 생기는 정류 리액턴스 전압을 보극이 반대 방향으로 상쇄해 줍니다(전압 정류). 둘째는 접촉저항이 큰 탄소브러시를 쓰는 것으로, 단락된 코일의 순환전류를 억제합니다(저항 정류).

   이 둘을 함께 쓰는 것이 가장 유효한 기본 조합이므로 '보극과 탄소브러시'가 정답입니다. 보상권선은 부하 전류에 의한 전기자 반작용을 없애는 장치이고, 브러시 이동은 옛날식 보조 수단이라 '가장 유효'에는 못 미칩니다.

   이런 문제가 나오면 → "정류 개선 = 보극 + 탄소브러시" 콤보를 우선 떠올리세요.

   한 걸음 더

   불꽃 없는 정류는 보극으로 정류 리액턴스 전압을 상쇄(전압정류)하고, 탄소브러시의 큰 접촉저항으로 단락전류를 억제(저항정류)하는 조합이 가장 유효 → ①

   보상권선은 전기자 반작용 감쇠용, 브러시 이동·자기포화는 보조 수단이라 '가장 유효'의 조건에 어긋난다.

   '정류 불꽃 대책' 키워드가 나오면 보극+탄소브러시 조합을 묻는 패턴이다.

   꿀팁: "전압정류(보극) + 저항정류(탄소브러시)" 한 줄로 정리한다.

7. 문항 7 전기기기 · 직류기

   정류자와 접촉하여 전기자 권선과 외부 회로를 연결하는 역할을 하는 것은?

   1. 계자
   2. 전기자
   3. 브러시
   4. 계자철심

   정답과 해설

   정답 3번

   브러시는 회전하는 정류자에 미끄럼 접촉하면서 전기자 권선과 외부 회로를 연결해 주는 부품이다.

   풀이

   직류기에서 브러시(Brush)는 정류자(Commutator)와 미끄럼 접촉을 유지하면서 회전하는 전기자 권선에서 발생한 전류를 외부 회로로 인출하거나, 반대로 외부에서 공급되는 전류를 전기자 권선으로 전달하는 역할을 한다.

   계자(Field)는 자속을 만들어 자기장을 형성하는 부분이고, 전기자(Armature)는 도체가 감겨 기전력을 발생시키는 회전 부분이며, 계자철심은 계자 권선을 감기 위한 철심 구조물로 브러시와는 기능이 다르다.

   브러시는 보통 탄소·흑연 재질로 만들어 마모와 스파크를 줄이며, 정류자면과의 접촉 압력·위치(중성축) 조정이 정류 특성에 큰 영향을 준다는 점도 함께 알아두면 좋다.

   처음이라면

   직류 전동기를 상상해 보세요. 안쪽 코일(전기자 권선)은 계속 회전하는데, 전선선은 회전시키면 꼬이겠죠? 그래서 '회전하는 부분'과 '고정된 전선(외부 회로)'을 이어주는 다리 역할이 필요합니다.

   그 다리가 바로 브러시(탄소로 만든 브로크 같은 부품)예요.

   브러시는 정류자(회전하는 동판)에 살짝 닿아 미끄러지면서, 회전하는 코일에서 나온 전기를 밖으로 내보내고, 밖의 전기를 안으로 넣어줍니다.

   이런 문제가 나오면 → '정류자와 접촉' 또는 '외부 회로와 연결'이라는 표현이 보이면 무조건 브러시를 고르세요.

   한 걸음 더

   브러시(Brush)는 정류자와 미끄럼 접촉을 유지하며 전기자 권선 ↔ 외부 회로 간 전류를 전달한다.

   • ① 계자: 자속(자기장)을 만드는 고정 부분
   • ② 전기자: 기전력을 발생시키는 회전 부분
   • ④ 계자철심: 계자 권선을 감는 철심

   이 유형 패턴: 직류기 부품 명칭 문제는 각 부품의 '역할 키워드'(정류자 접촉=브러시, 자속 발생=계자, 기전력 발생=전기자)로 매칭하면 된다.

   시험 꿀팁: 브러시는 탄소·흑연 재질이며 중성축 위치에 설치된다는 점도 자주 출제된다.

   • 직류기 3대 요소
   • 정류
   • 직류기의 브러시 역할
8. 문항 8 전기기기 · 직류기

   직류 발전기 전기자의 주된 역할은?

   1. 기전력을 유도한다.
   2. 자속을 만든다.
   3. 정류작용을 한다.
   4. 회전자와 외부회로를 접속한다.

   정답과 해설

   정답 1번

   전기자는 계자가 만든 자속을 회전하며 끊어서 기전력(전기)을 만들어내는 발전기의 심장 부품이다.

   풀이

   직류 발전기의 전기자(armature)는 계자에서 만들어진 자속을 전기자 도체가 회전하며 끊어(쇄교) 기전력(유도 전압)을 발생시키는 핵심 역할을 한다.

   오답 소거: 자속을 만드는 것은 계자(界磁), 정류 작용을 하는 것은 정류자(整流子)이며, 회전자와 외부 회로를 접속하는 것은 브러시의 역할이므로 전기자의 주된 역할과는 구분된다.

   핵심 개념: 직류 발전기의 유도 기전력은 $E = \frac{p Z \phi N}{60 a}$ (p: 극수, Z: 전기자 도체 수, $\phi$: 자속, N: 회전수, a: 병렬 회로 수)로 표현되며, 전기자 도체 수와 자속, 회전속도에 비례한다.

   암기팁: "계자=자속 생성, 전기자=기전력 유도, 정류자=교류→직류 정류, 브러시=외부 접속" 순서로 4요소를 구분 암기한다.

   처음이라면

   자전거 발전기를 생각해 보세요. 바퀴가 돌면 불이 켜지죠. 그때 실제로 전기를 만들어내는 코일(전선을 감은 것)이 바로 '전기자'입니다.

   직류 발전기는 부품마다 역할이 나뉘어 있어요.

   계자(자석 부품) → 자속(자기의 흐름)을 만든다

   전기자(코일 부품) → 자속을 끊으며 기전력(전기 힘)을 만든다

   정류자 → 교류를 직류로 바꾼다

   브러시 → 돌아가는 부분과 외부 전선을 이어준다

   문제에서 '전기자의 역할'을 물었으니 기전력을 유도한다입니다.

   이런 문제가 나오면 → '전기자=기전력, 계자=자속' 두 단어만 매칭해서 외우면 바로 풀린다.

   한 걸음 더

   전기자(armature) 도체가 계자의 자속을 쇄교하며 기전력을 유도하며, $E = \frac{pZ\phi N}{60a}$로 표현된다.

   오답: ② 자속 생성은 계자, ③ 정류는 정류자, ④ 외부 접속은 브러시의 역할이다.

   이 유형 패턴: 직류기 4대 부품(계자-자속, 전기자-기전력, 정류자-정류, 브러시-접속)의 역할 매칭이 핵심이다.

   꿀팁: 이름에 답이 있다. '전기자'는 전기를 만들고, '정류자'는 흐름을 바로잡는다.

   • 직류기 3대 요소
9. 문항 9 전기기기 · 변압기

   단상 유도 전압 조정기의 단락 권선의 역할은?

   1. 철손 경감
   2. 절연 보호
   3. 전압 조정용
   4. 전압 강하 경감

   정답과 해설

   정답 4번

   유도 전압 조정기의 단락 권선은 누설 리액턴스에 의한 전압 강하를 줄이기 위해 설치하는 장치다.

   풀이

   정답 근거: 단상 유도전압조정기는 1차 권선(분로권선)과 2차 권선(직렬권선)이 자기적으로 결합되어 있어 조정 시 누설 리액턴스에 의한 전압강하가 발생하는데, 이를 억제하기 위해 회전자에 단락권선을 설치한다.

   오답 소거: 철손 경감, 절연 보호, 전압 조정용은 단락권선의 목적이 아니며, 전압 조정 자체는 회전자 각도 조절로 이루어진다.

   핵심 공식: 없음(기기 구조 개념).

   암기팁: '단락권선=단락시켜서 전압강하(리액턴스 강하)를 줄인다'로 이름과 기능을 연결해 암기.

   처음이라면

   단상 유도 전압 조정기(전압을 자동으로 맞춰주는 기계)는 안에서 회전부가 돌면서 전압을 조절해요.

   그런데 회전부가 돌 때 1차 코일과 2차 코일의 결합이 완벽하지 않아서 '누설 리액턴스(새어 나가는 전기의 저항 같은 것)'가 생기고, 이것 때문에 전압이 떨어지는(전압 강하) 문제가 발생해요.

   이걸 막으려고 회전자에 '단락 권선(양 끝을 연결해 닫아버린 코일)'을 설치합니다.

   단락 권선이 새어 나가는 자기장을 잡아주면서 전압 강하가 줄어들어요.

   이런 문제가 나오면 → '단락 권선 = 전압 강하 경감'으로 이름과 기능을 연결해서 외우면 됩니다.

   한 걸음 더

   단상 유도 전압 조정기는 회전자 각도를 조절해 전압을 조정하는 기기다. 이때 1차(분로) 권선과 2차(직렬) 권선 사이에 누설 리액턴스가 생겨 전압 강하가 발생하므로, 회전자에 단락 권선을 설치해 이를 억제한다.

   오답: 전압 조정 자체는 회전자 각도 조절로 이루어지므로 ③은 단락 권선의 역할이 아니다. 철손·절연과는 무관하다.

   이 유형 패턴: 유도 전압 조정기 문제에서 '단락 권선'이 나오면 무조건 '리액턴스 강하(전압 강하) 경감'으로 답한다.

   꿀팁: '단락시켜서 강하를 잡는다'로 이름-기능을 연결해 암기.

10. 문항 10 전기기기 · 직류기

    유도 기전력 110[V], 전기자 저항 및 계자 저항이 각각 $0.05[\Omega]$인 직권 발전기가 있다. 부하 전류가 $100[\text{A}]$이면, 단자 전압 $[\text{V}]$은?

    1. 95
    2. 100
    3. 105
    4. 110

    정답과 해설

    정답 2번

    직권 발전기는 전기자와 계자 저항이 직렬로 붙어 있어서, 유도 기전력에서 두 저항의 전압 강하(100×0.1=10V)를 빼면 단자 전압 100V가 된다.

    풀이

    정답 근거: 직권 발전기는 전기자·계자·부하가 직렬이므로 $I_a=I_L=100[\text{A}]$이고, 단자 전압은 $V=E-I_a(R_a+R_s)=110-100\times(0.05+0.05)=110-10=100[\text{V}]$이다.

    오답 소거: 95·105·110V는 저항 강하를 빠뜨리거나 한쪽 저항만 계산한 값이다.

    핵심 공식: 직권 발전기 $V=E-I_a(R_a+R_s)$. 암기팁: '직권은 모든 저항이 직렬 — 전압강하를 전부 뺀다'.

    처음이라면

    직권 발전기는 '전기자 코일'과 '계자 코일'이 한 줄로 줄줄이 연결(직렬)되어 있어요. 마치 건전기 두 개와 저항 두 개를 한 줄로 이은 것과 같아요.

    줄줄이 연결되어 있으면 부하로 흐르는 전류(100A)가 코일 두 개에 모두 똑같이 흐릅니다.

    전기자 저항 하나에서 깎이는 전압: 100 × 0.05 = 5[V]

    계자 저항 하나에서 깎이는 전압: 100 × 0.05 = 5[V]

    두 개 합쳐서 깎이는 전압: 5 + 5 = 10[V]

    만들어진 전압(유도 기전력 110V)에서 깎인 만큼 빼면:

    110 - 10 = 100[V]

    이런 문제가 나오면 → '직권'이 보이면 두 저항을 더해서 전류를 곱한 뒤 빼자!

    한 걸음 더

    직권 발전기: $V = E - I_a(R_a + R_s)$

    $I_a = I_L = 100[A]$

    $V = 110 - 100 \times (0.05 + 0.05) = 110 - 10 = 100[V]$

    오답 소거: 105V는 저항 하나만 계산, 110V는 전압 강하 무시, 95V는 감산 방향 착오.

    이 유형 패턴: 직권 = 전기자·계자 직렬 → 저항 두 개를 합쳐서 $I$를 곱해 뺀다.

    꿀팁: 분권은 $I_a = I_L$, 직권은 $I_a = I_L$이지만 $R_s$가 추가 — '직권은 저항 더하기, 분권은 전류 나누기'로 구분.

11. 문항 11 전기기기 · 직류기

    전기자 지름 0.2[m]의 직류 발전기가 1.5[kW]의 출력에서 1800[rpm]으로 회전하고 있을 때 전기자 주변속도는 약 몇 [m/s]인가?

    1. 9.42
    2. 18.84
    3. 21.43
    4. 42.86

    정답과 해설

    정답 2번

    원주속도는 초당 회전수에 둘레 길이를 곱한 것으로, $v=\pi D\frac{N}{60}$에 대입하면 18.84[m/s]가 된다.

    풀이

    전기자 주변속도(원주속도)는 $v = \pi D \frac{N}{60}$ [m/s]로 계산한다.

    지름 $D=0.2\text{m}$, 회전수 $N=1800\text{rpm}$을 대입하면 $v = \pi \times 0.2 \times \frac{1800}{60} = \pi \times 0.2 \times 30 = 6\pi \approx 18.84\text{m/s}$이다.

    출력 1.5kW는 이 계산에 사용되지 않는 불필요한 정보(함정)이다.

    핵심공식: 주변속도 $v=\pi D N/60$을 암기해두면 회전기 관련 문제에 두루 활용할 수 있다.

    정답은 18.84이다.

    처음이라면

    자전거 바퀴를 생각해봅시다. 바퀴가 한 바퀴 돌면 바퀴 테두리의 한 점은 둘레(테두리 길이)만큼 이동하죠. 전기자(발전기 안에서 도는 부분)도 똑같아서, 1초에 몇 바퀴 도는지에 둘레 길이를 곱하면 주변속도(테두리의 빠르기)가 나옵니다.

    ① 분당 1800회 → 초당 회전수는 60으로 나누기: $\frac{1800}{60}=30$[회/초]

    ② 지름 0.2m의 둘레(원주) 길이: $\pi \times 0.2 \approx 0.628$[m]

    ③ 둘레 × 초당 회전수: $0.628 \times 30 \approx 18.84$[m/s]

    참고로 '출력 1.5[kW]'는 계산에 안 쓰이는 함정 정보예요.

    이런 문제가 나오면 → '주변속도(원주속도)'라는 단어가 보이면 $v=\pi D\frac{N}{60}$ 공식을 떠올리자!

    한 걸음 더

    핵심 공식: $v = \pi D\frac{N}{60}$ [m/s]

    $v = 3.14 \times 0.2 \times \frac{1800}{60} = 0.628 \times 30 \approx 18.84$[m/s]이다.

    출력 1.5[kW]는 사용되지 않는 함정 정보다. rpm을 초당 회전수로 바꾸려면 반드시 60으로 나눈다(안 나누면 ①/④ 같은 오답 유도).

    이 유형 패턴: 회전기 문제에서 필요 없는 조건(출력, 전류 등)을 주고 공식 적용력을 확인한다.

    시험 꿀팁: 계산이 복잡하면 $\pi \approx 3.14$, $6\pi = 18.84$처럼 $\pi$ 배수 값(3.14, 6.28, 9.42, 12.56...)을 암기해두면 빠르다. ① 9.42는 $3\pi$, ② 18.84는 $6\pi$라는 것만 봐도 답이 보인다.

12. 문항 12 전기기기 · 직류기

    단중중권의 극수가 P인 직류기에서 전기자 병렬 회로수 a는 어떻게 되는가?

    1. 극수 P와 무관하게 항상 2가 된다.
    2. 극수 P와 같게 된다.
    3. 극수 P의 2배가 된다.
    4. 극수 P의 3배가 된다.

    정답과 해설

    정답 2번

    단중 중권(랩 권선)은 극수만큼 전류 길이가 갈라지므로 병렬회로수 a가 극수 P와 같다.

    풀이

    단중 중권(simplex lap winding)에서는 전기자 병렬회로수 $a$가 극수 $P$와 항상 같다($a=P$).

    이는 각 브러시 사이에 극수만큼의 병렬 회로가 형성되기 때문이며, 대전류·저전압에 적합하다.

    반대로 단중 파권(wave winding)은 극수와 무관하게 항상 $a=2$로 고전압·소전류에 적합하다.

    중권과 파권의 병렬회로수 차이는 직류기 이론의 핵심 암기 사항이다.

    처음이라면

    고속도로 차선처럼 생각해봐요. 극(자석)이 4개면 전기자(전기를 만드는 부분)의 코일에서 나오는 전기가 4갈래 길로 나뉘어 흐른다고 상상하면 돼요. 이렇게 코일을 극 옆에 '나란히 옆으로' 감는 방식이 중권(랩 권선, lap winding)이에요.\n\n단중 중권에서는:\n극수(자석 개수)가 P개 → 병렬 회로(전기가 나뉘어 흐르는 길)도 P개\n\n즉 $a = P$ 이므로 정답은 ②번!\n\n참고로 파권(웨이브 권선)은 감는 방식이 지그재그라서 극수와 상관없이 항상 $a=2$예요.\n\n이런 문제가 나오면 → '중권은 극수와 같다(a=P), 파권은 항상 2다(a=2)'로 외우면 돼요!

    한 걸음 더

    단중 중권(simplex lap winding): $a = P$ → 정답 ②\n단중 파권(simplex wave winding): $a = 2$ (극수 무관)\n\n①은 파권의 성질을 물어봤을 때 답이므로 중권에는 틀림. ③, ④는 극수 배수 관계가 아님.\n\n이 유형 패턴: '단중 + 중권/파권 + 병렬회로수' 조합은 무조건 암기 유형이다.\n\n시험 꿀팁: 중권=a=P(대전류·저전압), 파권=a=2(소전류·고전압)로 쌍으로 묶어 외우면 헷갈리지 않는다.

13. 문항 13 전기기기 · 직류기

    직류 전동기의 회전 방향을 바꾸기 위해서는 어떻게 하면 되는가?

    1. 전원의 극성을 바꾼다.
    2. 전기자 전류의 방향이나 계자의 극성을 바꾸면 된다.
    3. 차동 복권을 가동 복권으로 한다.
    4. 발전기로 운전한다.

    정답과 해설

    정답 2번

    직류 전동기의 회전 방향은 전기자 전류와 계자 자극 중 '하나만' 반대로 바꿔야 바뀐다.

    풀이

    정답 근거: 직류 전동기의 회전 방향은 전기자 전류 방향과 계자 자속(극성) 방향의 상대적 조합으로 결정된다.

    둘 중 하나만 반대로 바꾸면 힘의 방향(플레밍 왼손법칙)이 반전되어 회전 방향이 바뀐다.

    오답 소거: 전원의 극성을 통째로 바꾸면 전기자와 계자 모두 반전되어 상대적 관계가 그대로이므로 회전 방향은 바뀌지 않는다.

    핵심 개념: 회전 방향 반전 = 전기자 또는 계자 중 '하나만' 반전.

    암기팁: '둘 다 바꾸면 제자리, 하나만 바꿔야 반대로 돈다'로 기억한다.

    처음이라면

    선풍기 방향을 바꾸고 싶을 때 모터 안의 자석과 코일 중 하나만 반대로 하면 반대로 돈다고 상상해보세요. 직류 전동기도 똑같습니다.

    전동기가 도는 힘의 방향은 '전기자(도는 코일) 전류 방향'과 '계자(자석 부분)의 극성' 두 가지가 합쳐져서 결정됩니다.

    둘 중 하나만 반대로 하면 힘의 방향이 반대가 되어서 회전 방향이 바뀝니다.

    ①번처럼 전원 극성을 통째로 바꾸면? 전기자와 계자가 둘 다 반대가 되어서 결국 원래 방향 그대로 돕니다.

    이런 문제가 나오면 → '하나만 바꿔야 반대로 돈다, 둘 다 바꾸면 제자리'를 떠올리세요.

    한 걸음 더

    직류 전동기의 회전 방향은 플레밍 왼손법칙에 의해 전기자 전류 방향과 계자 자속 방향의 곱(F = BIL)으로 결정되므로, 둘 중 하나만 반전시키면 회전 방향이 바뀐다.

    ① 오답: 전원 극성을 바꾸면 전기자·계자 모두 반전되어 상대 관계가 그대로이므로 회전 불변.

    이 유형 패턴: 회전 방향 반전 = 전기자 또는 계자 '하나만' 반전.

    꿀팁: '둘 다 바꾸면 제자리, 하나만 바꿔야 반대'로 암기.

14. 문항 14 전기기기 · 직류기

    계자 권선이 전기자와 접속되어 있지 않은 직류기는?

    1. 직권기
    2. 분권기
    3. 복권기
    4. 타여자기

    정답과 해설

    정답 4번

    타여자기는 계자 권선이 전기자와 연결되지 않고 별도의 외부 전원으로 여자되는 직류기이다.

    풀이

    정답 근거: 타여자기는 계자 권선이 전기자 권선과 전기적으로 분리되어 있으며, 별도의 외부 직류전원으로 계자 권선에 여자전류를 공급하는 방식의 직류기이다.

    오답 소거: 직권기·분권기·복권기는 모두 계자 권선이 전기자와 직접(직렬 또는 병렬로) 접속되는 자여자 방식이므로 계자와 전기자가 전기적으로 분리되어 있지 않다.

    핵심 공식: 없음(직류기 분류 문제).

    암기팁: '타여자=남의 힘(외부전원)으로 여자, 자여자(직권·분권·복권)=자기 스스로 여자'로 명확히 구분해서 암기한다.

    처음이라면

    직류기는 '자기 힘으로 돌리는지(자여자), 남의 힘을 빌리는지(타여자)'로 나뉩니다.

    계자 권선(전자석을 만드는 코일)에 전류를 공급하는 방식이 핵심이에요.

    ①직권기: 전기자와 계자가 '직렬'로 연결됨

    ②분권기: 전기자와 계자가 '병렬'로 연결됨

    ③복권기: 직렬+병렬 둘 다 연결됨

    → 셋 다 전기자와 계자가 연결되어 있어요.

    ④타여자기: 계자가 전기자와 아무 연결 없이, 외부에서 따로 전원을 받아 여자(자석 만들기)함

    문제에서 '접속되어 있지 않다'고 했습니다.

    이런 문제가 나오면 → '타(다른)여자 = 남(외부 전원)의 힘'으로 기억하면 바로 풀립니다.

    한 걸음 더

    직류기 분류: 계자 권선에 전류 공급 방식에 따라 자여자기와 타여자기로 구분.

    자여자기(직권·분권·복권)는 모두 계자가 전기자와 직·병렬로 접속되고, 타여자기만 계자가 전기자와 전기적으로 분리되어 별도 외부 직류전원으로 여자된다.

    오답: ①②③은 전부 자여자 방식이라 계자와 전기자가 접속되어 있음.

    이 유형 패턴: '계자-전기자 접속 여부'를 물으면 답은 무조건 타여자기.

    꿀팁: '타(他)여자 = 딴 전원'으로 암기하면 5초 컷.

    • 직류기 3대 요소
15. 문항 15 전기기기 · 직류기

    직류 전동기의 회전 방향을 바꾸는 방법으로 옳은 것은?

    1. 전기자 회로의 저항을 바꾼다.
    2. 전기자 권선의 접속을 바꾼다.
    3. 정류자의 접속을 바꾼다.
    4. 브러시의 위치를 조정한다.

    정답과 해설

    정답 2번

    직류 전동기의 회전 방향을 바꾸려면 전기자 전류와 계자 자속 중 '하나만' 방향을 반대로 바꾸면 되고, 실제로는 전기자 권선 접속을 바꾸는 방법을 씁니다.

    풀이

    정답 근거: 직류 전동기의 회전 방향을 바꾸려면 전기자 전류 또는 계자 자속 중 하나의 방향만 반대로 하면 되며, 실무적으로는 전기자 권선의 접속을 바꾸는 방법(전기자 반전법)을 주로 사용합니다.

    오답 소거: 저항 변경은 속도만 바꾸고, 정류자 접속을 바꾸는 것은 표준적 방법이 아니며, 브러시 위치 조정은 정류 개선용입니다.

    핵심 공식: $T\propto I_a\phi$ (둘 중 하나만 반전 시 방향 전환).

    암기팁: '회전방향 전환=전기자 또는 계자 중 하나만 반대로(둘 다 바꾸면 방향 그대로)'.

    처음이라면

    선풍기 방향을 바꾸려면 모터의 돌아가는 힘(토크)의 방향을 반대로 만들어야 해요.

    직류 전동기의 회전 힘은 두 가지, 즉 전기자 전류(코일에 흐르는 전류)와 계자 자속(자석이 만드는 자기장)의 방향에 의해 정해져요.

    이 중에서 딱 하나만 반대로 바꾸면 회전 방향이 뒤집혀요. 둘 다 바꾸면 오히려 그대로예요!

    실제 현장에서는 전기자 권선(회전하는 코일)의 접속을 바꿔서 전류 방향을 반대로 하는 방법을 가장 많이 씁니다.

    ① 저항을 바꾸면 회전 '속도'만 변하고, ③④는 회전 방향과 직접 관련이 없어요.

    이런 문제가 나오면 → '회전 방향 전환 = 전기자 또는 계자 중 하나만 반전'을 떠올리세요!

    한 걸음 더

    직류 전동기의 토크는 $T \propto I_a\phi$로 전기자 전류와 계자 자속의 방향으로 결정됩니다.

    회전 방향 반전: $I_a$ 또는 $\phi$ 중 하나만 반전 → 실무에서는 전기자 권선 접속을 바꾸는 전기자 반전법을 사용합니다.

    오답: ① 저항 변경은 속도 제어일 뿐이고, ④ 브러시 위치 조정은 정류(스파크 감소) 개선용입니다.

    이 유형 패턴: '회전 방향 바꾸기' = 전기자 or 계자 '하나만' 반전, 둘 다 바꾸면 방향 유지.

    꿀팁: 전기자 반전법이 정답으로 나오는 빈도가 높으니 '전기자 권선 접속 변경'을 우선 체크하세요.

    • 직류기 3대 요소
16. 문항 16 전기기기 · 직류기

    직류기의 주요 구성 3요소가 아닌 것은?

    1. 전기자
    2. 정류자
    3. 계자
    4. 보극

    정답과 해설

    정답 4번

    직류기의 기본 3요소는 '전기자-계자-정류자'이고, 보극은 정류를 도와주는 부속품이라 3요소가 아니다.

    풀이

    정답은 보극이다.

    직류기의 3대 주요 구성 요소는 전기자(armature, 유기기전력 발생), 계자(field, 자속 발생), 정류자(commutator, 교류를 직류로 변환)이다.

    보극은 전기자 반작용을 상쇄하고 정류를 개선하기 위해 주자극 사이에 추가로 설치하는 보조 자극으로, 직류기의 기본 3요소가 아니라 성능 향상을 위한 부가적 구성품으로 분류된다.

    대형기에는 보극 외에 보상권선을 추가로 설치하기도 하는데, 이 역시 3대 요소에는 포함되지 않는다.

    핵심 암기: '전기자-계자-정류자' 세 가지가 직류기의 기본 골격이며, 보극·보상권선은 정류 개선용 부속물이다.

    처음이라면

    자전거에 비유해볼까요? 자전거의 기본 3가지는 '바퀴, 페달, 핸들'이죠. 그런데 벨이나 물병걸이도 달려 있지만, 그건 있으면 좋은 부속품일 뿐 기본은 아니잖아요?

    직류기(직류 전기를 만드는 기계)도 마찬가지예요.

    기본 3요소는 딱 이것입니다:

    ① 전기자 (전기를 만들어내는 심장 부분)

    ② 계자 (자석 역할을 해서 자기장을 만드는 부분)

    ③ 정류자 (교류를 직류로 바꿔주는 부분)

    그런데 ④ 보극은 이름 그대로 '보조해 주는 극(자석)'이에요. 정류가 잘 되도록 도와주는 보조 역할이라, 기본 3요소에 들어가지 않습니다.

    이런 문제가 나오면 → '전기자, 계자, 정류자' 3가지를 외워두고, 보극·보상권선 같은 '보조 부품'은 3요소가 아니라고 판단하면 됩니다.

    한 걸음 더

    직류기 3대 요소 = 전기자(기전력 유기) + 계자(자속 발생) + 정류자(교류→직류 변환).

    보극은 전기자 반작용 상쇄 및 정류 개선용 보조 자극으로, 3요소가 아닌 부가 구성품이다. 보상권선 역시 대형기의 정류 개선용 부속으로 3요소에서 제외.

    이 유형 패턴: '주요 3요소가 아닌 것' 문제는 보극, 보상권선, 브러시 등 보조 부품을 보기에 섞어낸다.

    꿀팁: '전기자-계자-정류자' 3단어만 확실히 외우면 되는 초단순 암기 문제.

    • 직류기 3대 요소
17. 문항 17 전기기기 · 직류기

    E종 절연물의 최고 허용온도는 몇 ∘C 인가?

    1. 40
    2. 60
    3. 120
    4. 155

    정답과 해설

    정답 3번

    절연물 내열 등급에서 E종의 최고 허용온도는 120℃로 정해져 있다.

    풀이

    정답 근거: 절연물의 내열 등급 중 E종의 최고 허용온도는 120℃이다.

    오답 소거: ①40℃, ②460℃는 절연 등급 규정값과 관계없는 임의값이고, ④125℃는 E종(120℃)과 혼동하기 쉬운 근접값이다.

    핵심 공식: 절연 등급별 허용온도 - Y(90℃), A(105℃), E(120℃), B(130℃), F(155℃), H(180℃), C(180℃ 초과).

    암기팁: 'Y-A-E-B-F-H-C, 90-105-120-130-155-180'로 15도씩 증가하는 패턴(E까지)을 암기한다.

    처음이라면

    전기 기계나 전선 안에는 전기가 새지 않게 막아주는 절연물(전기가 못 통하는 물질)이 들어 있어요. 그런데 이 절연물도 열을 받으면 타거나 망가질 수 있어서, '이 온도까지만 견딜 수 있어!'라는 최고 허용온도가 등급별로 정해져 있습니다.

    이 등급은 Y, A, E, B, F, H, C 순서로 나뉘는데요,

    각각 90, 105, 120, 130, 155, 180℃입니다.

    그중 E종은 세 번째이고, 120℃가 정답입니다.

    ④번 125℃는 숫자가 비슷해서 헷갈리기 쉬운 함정이에요. E종은 딱 120℃입니다!

    이런 문제가 나오면 → 'Y-A-E-B-F-H-C = 90-105-120-130-155-180' 순서를 외워서 찾아보자.

    한 걸음 더

    절연물 내열 등급: Y(90℃), A(105℃), E(120℃), B(130℃), F(155℃), H(180℃), C(180℃ 초과).

    E종의 최고 허용온도 = 120℃.

    ①40℃와 ②460℃는 규정에 없는 임의값, ④125℃는 E종(120℃)과 혼동을 노린 함정이다.

    이 유형 패턴: 절연 등급 표에서 특정 종의 허용온도를 묻는 단순 암기형 문제.

    꿀팁: Y→A→E까지 15℃씩 증가, E→B→F→H는 10, 25, 25℃ 증가 패턴으로 외우면 헷갈리지 않는다.

18. 문항 18 전기기기 · 직류기

    직류기에서 보극을 두는 가장 주된 목적은?

    1. 기동 특성을 좋게 한다.
    2. 전기자 반작용을 크게 한다.
    3. 정류 작용을 돕고 전기자 반작용을 약화시킨다.
    4. 전압을 낮게 한다.

    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.

    • 직류 발전기의 전기자 반작용 방지
19. 문항 19 전기기기 · 직류기

    직류 분권 전동기의 기동 방법 중 가장 적당한 것은?

    1. 기동 저항기를 전기자 병렬 접속한다.
    2. 기동 토크를 작게 한다.
    3. 계자 저항기의 저항값을 크게 한다.
    4. 계자 저항기의 저항값을 0으로 한다.

    정답과 해설

    정답 4번

    분권 전동기를 띄울 때는 계자 저항을 0으로 만들어 자석의 힘(자속)을 최대로 해야 토크가 커져 잘 돌아간다.

    풀이

    정답 근거: 직류 분권전동기 기동 시에는 전기자에 기동저항기를 직렬로 삽입해 큰 기동전류를 제한하는 동시에, 계자저항기의 저항값은 0으로(최소로) 하여 계자전류(자속)를 최대로 만들어 충분한 기동토크를 확보해야 한다.

    오답 소거: ①기동저항기는 전기자에 병렬이 아닌 직렬로 접속해야 하고, ②기동토크는 작게가 아니라 크게 해야 하며, ③계자저항을 크게 하면 자속이 줄어 기동토크가 부족해진다.

    핵심 공식: 분권전동기 기동토크 $T\propto\Phi I_a$ (계자저항 최소→자속 최대→토크 최대).

    암기팁: '기동 시 계자저항은 0, 전기자엔 기동저항 직렬'로 암기한다.

    처음이라면

    자석이 약하면 물체를 밀 때 힘이 없듯이, 모터도 자석의 힘(계자가 만드는 자속)이 약하면 처음 띄울 때 힘(기동 토크, 모터를 돌리는 힘)이 부족해 잘 돌아가지 못해요.

    직류 분권 전동기를 기동(처음 가동)할 때는 두 가지를 해요.

    첫째, 전기자(모터의 회전 부분)에 기동 저항기를 직렬로 연결해 큰 전류를 막아요.

    둘째, 계자 회로의 저항을 0으로 해서 계자 전류를 최대로 만들어요.

    저항이 0이면 자속 $\Phi$가 최대가 되고, 토크는 $T \propto \Phi I_a$이므로 기동 토크가 커져요.

    ① 병렬이 아니라 직렬이고, ② 토크는 작게가 아니라 크게, ③ 저항을 크게 하면 자속이 줄어 토크가 부족해져요.

    이런 문제가 나오면 → '기동 시 계자 저항은 0, 전기자엔 기동 저항 직렬'을 떠올리세요.

    한 걸음 더

    기동 토크는 $T \propto \Phi I_a$이므로 기동 시 자속 $\Phi$를 최대로 해야 한다. 따라서 계자 저항기를 0으로 하여 계자 전류를 최대로 만든다.

    ① 기동 저항기는 전기자에 병렬이 아닌 직렬 삽입이고, ③ 계자 저항을 크게 하면 자속이 감소해 기동 토크가 부족해진다.

    이 유형 패턴: 직류기 기동 문제는 '전기자 직렬 저항 + 계자 저항 0'으로 정리된다.

    시험 꿀팁: 기동 토크가 커야 한다는 원리만 기억하면 선택지 소거가 쉽다.

    • 분권 전동기
20. 문항 20 전기기기 · 직류기

    직류 복권 전동기를 분권 전동기로 사용하려면 어떻게 하여야 하는가?

    1. 분권 계자를 단락시킨다.
    2. 부하 단자를 단락시킨다.
    3. 직권 계자를 단락시킨다.
    4. 전기자를 단락시킨다.

    정답과 해설

    정답 3번

    복권 전동기는 직권+분권 계자를 모두 가지므로, 직권 계자를 단락시켜 없애면 분권 전동기처럼 된다.

    풀이

    정답 근거: 복권 전동기는 직권 계자 권선과 분권 계자 권선을 동시에 가지므로, 직권 계자 권선을 단락시켜 그 영향을 없애면 분권 계자만 작용하는 분권 전동기처럼 동작하게 된다.

    오답 소거: 분권 계자를 단락하면 오히려 분권 특성이 사라지고, 부하 단자나 전기자를 단락하면 정상 운전자체가 불가능해진다.

    핵심 개념: 복권 전동기 = 직권 계자 + 분권 계자의 합성 특성.

    암기팁: '없애고 싶은 권선을 단락시킨다'는 원리로 직권 제거→분권화, 분권 제거→직권화를 기억한다.

    처음이라면

    복권 전동기는 '직권 계자(전류에 비례해 자석이 만들어지는 코일)'와 '분권 계자(전압에 연결되어 항상 자석이 만들어지는 코일)' 두 개를 같이 가진 전동기예요.

    비유하자면 두 사람이 함께 자전거를 타는 것과 같아요. 한 사람(직권)을 내리면 나머지 한 사람(분권)만 타는 것과 같죠.

    그래서 분권 전동기처럼 만들려면:

    1. 없애고 싶은 쪽 = 직권 계자

    2. 직권 계자를 단락시킨다(전류가 흐르지 않게 감아버린다)

    3. 그러면 분권 계자만 남아서 분권 전동기처럼 동작!

    이런 문제가 나오면 → '없애고 싶은 권선을 단락시킨다'로 외우면 돼요. 분권으로 만들려면 직권을 단락, 직권으로 만들려면 분권을 단락!

    한 걸음 더

    복권 전동기 = 직권 계자 + 분권 계자의 합성 특성.

    분권 전동기로 쓰려면 직권 계자를 단락시켜 그 역할을 제거하면 된다.

    오답: ① 분권 계자를 단락하면 오히려 직권화된다. ②④ 부하 단자나 전기자를 단락하면 정상 운전이 불가능(과전류 발생).

    이 유형 패턴: 'A로 사용하려면?' → A가 아닌 쪽 계자를 단락.

    꿀팁: '없앨 놈을 단락' 원리로 직권 제거→분권화, 분권 제거→직권화 암기.

    • 계자
    • 분권 전동기
21. 문항 21 전기기기 · 직류기

    직류 발전기에서 브러시와 접촉하여 전기자 권선에 유도되는 교류기전력을 정류해서 직류로 만드는 부분은?

    1. 계자
    2. 정류자
    3. 슬립링
    4. 전기자

    정답과 해설

    정답 2번

    정류자는 브러시와 접촉하면서 전기자 권선의 교류기전력을 직류로 바꾸는 부분이다.

    풀이

    정류자는 브러시와 접촉하면서 전기자 권선의 교류기전력을 직류로 바꾸는 부분이다.

    풀이

    직류 발전기의 전기자 권선에는 회전에 따라 방향이 바뀌는 교류기전력이 유도된다.

    정류자는 정류자편이라는 가늘고 긴 경동편과 운모판을 번갈아 겹쳐 원통형으로 조립한 것이다. 전기자 권선에서 나온 선은 이 정류자편에 접속된다. 브러시가 적당한 압력으로 정류자에 접촉하면서 교류가 직류로 정류된다.

    나머지 보기

    · 계자 — 전기자가 쇄교하는 자속을 만드는 부분이다.

    · 슬립링 — 교류기에서 유도된 교류를 정류 없이 그대로 꺼내는 고리다.

    · 전기자 — 자속을 끊어 기전력을 유도하는 회전 부분이다.

    헷갈리는 점

    슬립링도 브러시와 접촉하지만 교류를 정류하지 않고 그대로 꺼낸다. 브러시가 닿는 부분이라는 점만 보고 고르면 둘을 헷갈린다.

    한 걸음 더

    정류자는 브러시와 접촉하면서 전기자 권선의 교류기전력을 직류로 바꾸는 부분이다.

    정류자+브러시: 교류기전력 → 직류(정류) / 슬립링+브러시: 교류를 그대로 꺼냄

    슬립링도 브러시와 접촉하지만 교류를 정류하지 않고 그대로 꺼낸다.

22. 문항 22 전기기기 · 직류기

    다음의 정류곡선 중 브러시의 후단에서 불꽃이 발생하기 쉬운 것은?

    1. 직선정류
    2. 정현파정류
    3. 과정류
    4. 부족정류

    정답과 해설

    정답 4번

    부족정류는 전류 변화가 정류 끝에 몰려 급변하므로 브러시 후단에서 불꽃이 나기 쉽다.

    풀이

    부족정류는 전류 변화가 정류 끝에 몰려 급변하므로 브러시 후단에서 불꽃이 나기 쉽다.

    풀이

    정류는 코일이 브러시 아래를 지나는 동안 전류 방향이 $+I$에서 $-I$로 바뀌는 과정이다.

    코일의 리액턴스 전압이 전류 변화를 늦추면 부족정류가 된다. 이때 전류는 정류 주기 대부분 동안 덜 바뀌어 있다가 끝 무렵에 한꺼번에 바뀐다. 이 급변은 브러시가 정류자편을 떠나는 후단에서 일어나므로 그곳에 불꽃이 생기기 쉽다.

    나머지 보기

    · 직선정류 — 전류가 시간에 비례해 고르게 바뀌는 이상적인 정류다.

    · 정현파정류 — 처음과 끝의 전류 변화가 완만하여 불꽃이 적다.

    · 과정류 — 전류가 초기에 급변하여 브러시 전단에서 불꽃이 나기 쉽다.

    헷갈리는 점

    과정류와 부족정류는 둘 다 불꽃이 나는 정류다. 전류 변화가 처음에 몰리면 전단, 끝에 몰리면 후단이다.

    한 걸음 더

    부족정류는 전류 변화가 정류 끝에 몰려 급변하므로 브러시 후단에서 불꽃이 나기 쉽다.

    부족정류 → 정류 말기 전류 급변 → 브러시 후단 불꽃 / 과정류 → 정류 초기 급변 → 브러시 전단 불꽃

    과정류와 부족정류는 둘 다 불꽃이 나는 정류다.

23. 문항 23 전기기기 · 직류기

    직권 발전기의 설명 중 틀린 것은?

    1. 계자권선과 전기자권선이 직렬로 접속되어 있다.
    2. 승압기로 사용되며 수전 전압을 일정하게 유지하고자 할 때 사용된다.
    3. 단자전압을 V, 유기기전력을 E, 부하전류를 I, 전기자 저항 및 직권 계자저항을 각각 $r_{a}, r_{s}$라 할 때 $V=E+I(r_{a}+r_{s})[\text{V}]$이다.
    4. 부하전류에 의해 여자 되므로 무부하시 자기여자에 의한 전압확립은 일어나지 않는다.

    정답과 해설

    정답 3번

    직권 발전기는 발전기이므로 단자전압에서 내부 저항 강하를 '빼야' 하는데, ③은 더했기에 (전동기 식) 틀렸다.

    풀이

    정답 근거: 직권 발전기는 계자권선과 전기자권선이 직렬 연결되어 부하전류에 의해 여자되므로, 단자전압은 유기기전력에서 내부 저항 강하를 뺀 $V=E-I(r_a+r_s)[\text{V}]$로 표현되어야 하는데, 문제 지문의 $V=E+I(r_a+r_s)$는 부호가 반대(이는 전동기의 역기전력 관계식)이므로 틀린 설명이다.

    오답 소거: 계자권선과 전기자권선의 직렬 접속, 승압기로서 수전 전압을 일정하게 유지하는 용도, 부하전류에 의해 여자되어 무부하 시 전압 확립이 일어나지 않는다는 설명은 모두 옳은 내용이다.

    핵심 공식: 발전기 $V=E-IR$, 전동기 $V=E+IR$ (부호가 반대임에 유의).

    암기팁: '발전기는 빼고(V=E-IR), 전동기는 더한다(V=E+IR)'로 구분.

    처음이라면

    발전기는 전기를 '만들어서' 내보내는 기계예요. 만든 전압(유기기전력) 중 일부는 내부에서 저항 때문에 소모되고, 남는 만큼이 밖으로 나가는 단자전압이 됩니다.

    그래서 발전기는 '만든 것에서 내부 소모를 뺀다'가 원칙이에요.

    말로 풀면: 단자전압 = 유기기전력 − (부하전류 × 내부저항 합)

    수식으로: $V = E - I(r_a + r_s)$

    그런데 ③번은 $V = E + I(r_a + r_s)$처럼 더했다고 했죠?

    더하는 식은 전동기(전기를 먹고 돌아가는 기계)의 식이에요. 발전기에 전동기 식을 쓴 거니까 틀린 거예요.

    이런 문제가 나오면 → '발전기는 빼고(V=E−IR), 전동기는 더한다(V=E+IR)'로 부호만 확인하면 됩니다.

    한 걸음 더

    직권 발전기의 단자전압: $V = E - I(r_a + r_s)$ — 내부 저항 강하를 뺀다.

    ③은 $V = E + I(r_a + r_s)$로 부호가 반대인데, 이는 전동기의 역기전력 관계식이므로 틀렸다.

    ①②④는 직권 발전기의 직렬 접속, 승압기(부스터) 용도, 부하전류 여자 특성에 대한 옳은 설명이다.

    이 유형 패턴: 발전기/전동기 구분 문제는 부호(±)만 보면 된다.

    시험 꿀팁: '발전기는 발(빼고), 전동기는 전(더한다)' 암기.

24. 문항 24 전기기기 · 직류기

    자속밀도 $0.8\text{Wb/m}^{2}$인 자계에서 길이 $50\text{cm}$인 도체가 $30\text{m/s}$로 회전할 때 유기되는 기전력($\text{V}$)은?

    1. 18V
    2. 12V
    3. 15V
    4. 24V

    정답과 해설

    정답 2번

    유도 기전력 e=Blv에 단위를 m로 맞춰 0.8×0.5×30을 대입하면 12V이다.

    풀이

    정답 근거: 직선 도체가 자계 속을 움직일 때 유기되는 기전력은 $e=Blv[\text{V}]$로 표현되며, 값을 대입하면 $e=0.8\times0.5\times30=12[\text{V}]$가 된다.

    오답 소거: 18, 15, 24V는 길이 단위(cm→m) 변환을 잘못하거나 계산 실수로 나온 값이다.

    핵심 공식: $e=Blv[\text{V}]$ (자속밀도×도체길이×속도, 도체가 자계와 수직으로 운동하는 경우).

    암기팁: 'e=Blv 공식에 단위를 미터로 정확히 맞춰 대입'하는 습관이 중요.

    처음이라면

    도체가 자계(자기장) 속을 움직이면 도체에 기전력이 유도됩니다. 이때 크기는 e = Blv [V]로 구하며, B는 자속밀도, l은 도체 길이, v는 속도입니다.

    가장 주의할 점은 단위입니다. 길이 50cm는 반드시 0.5m로 바꿔야 하며, cm를 그대로 쓰면 값이 100배 커져서 틀립니다.

    대입하면 e = 0.8 × 0.5 × 30 = 12[V]이므로 정답은 ②입니다.

    18V, 24V 등 다른 보기는 단위 환산을 빠뜨리거나 곱셈을 잘못해 나온 값입니다.

    이런 문제가 나오면 → cm를 m로 먼저 고치고 e=Blv에 차례로 대입하세요.

    한 걸음 더

    e = Blv = 0.8 × 0.5 × 30 = 12V → ②

    18·15·24V는 cm→m 환산(50cm→0.5m) 착오나 곱셈 실수로 나온 값이다.

    이 유형은 '단위 환산 + 공식 대입' 계산 패턴으로 단위 함정이 거의 매번 숨어 있다.

    꿀팁: 숫자를 보면 cm·mm를 먼저 m로 바꾸는 습관을 가져라.

25. 문항 25 전기기기 · 직류기

    직류기에서 정류를 좋게 하는 방법 중 전압정류의 역할은?

    1. 보극
    2. 탄소
    3. 보상권선
    4. 리액턴스 전압

    정답과 해설

    정답 1번

    전압정류란 정류 코일에 반대 전압을 인위적으로 만들어 리액턴스 전압을 상쇄하는 것으로, 그 역할을 하는 것이 보극이다.

    풀이

    정답 근거: 직류기 정류를 개선하는 방법 중 보극은 정류가 이루어지는 전기자 코일에 인위적으로 전압을 유기시켜, 정류 시 발생하는 리액턴스 전압(자기유도 기전력)을 상쇄하는 '전압 정류'의 역할을 담당한다.

    오답 소거: 탄소는 브러시 재질과 관련된 저항정류 보조 요소, 보상권선은 전기자 반작용에 의한 기자력을 상쇄하는 '기자력 정류' 역할, 리액턴스 전압은 정류를 방해하는 원인 자체로 해결 수단이 아니다.

    핵심 개념: 전압정류=보극(리액턴스 전압 상쇄), 기자력정류=보상권선(전기자반작용 상쇄).

    암기팁: '보극=전압, 보상권선=기자력'으로 두 역할을 짝지어 암기.

    처음이라면

    직류기(직류 모터나 발전기)에서는 브러시가 코일을 바꿔 붙이는 '정류' 과정에서 스파크가 튀어요. 이 스파크의 원인이 바로 리액턴스 전압(코일이 자기 자신의 변화를 싫어해서 만드는 전압)이에요.

    이걸 없애려면 반대 방향의 전압을 인위적으로 만들어 상쇄하면 되는데, 이 일을 하는 장치가 '보극'이에요.

    반면 보상권선은 전기자 반작용(기자력)을 없애는 다른 역할을 해요.

    정리: 전압정류 = 보극, 기자력정류 = 보상권선.

    이런 문제가 나오면 → '전압은 보극, 기자력은 보상권선' 이 짝만 외우면 바로 풀린다.

    한 걸음 더

    전압정류: 보극(interpole)이 정류 코일에 유기 전압을 만들어 리액턴스 전압(자기유도 기전력)을 상쇄한다.

    오답: ③ 보상권선은 전기자반작용 기자력을 상쇄하는 '기자력 정류', ② 탄소는 저항정류(브러시 재질), ④ 리액턴스 전압은 상쇄해야 할 대상 자체.

    이 유형 패턴: '전압정류=보극, 기자력정류=보상권선' 짝짓기 출제.

    꿀팁: 보극 권선은 전기자와 직렬 접속된다는 점도 함께 기억하면 응용문제에 강하다.

    • 정류
26. 문항 26 전기기기 · 직류기

    8극 파권 직류발전기의 전기자 권선의 병렬 회로수 a는 얼마로 하고 있는가?

    1. 1
    2. 2
    3. 6
    4. 8

    정답과 해설

    정답 2번

    파권 권선은 극수가 몇이든 병렬 회로수가 항상 2이므로 8극이어도 a=2이다.

    풀이

    정답 근거: 파권(Wave winding) 직류기는 극수 $P$에 관계없이 병렬 회로수 $a$가 항상 2이다(중권은 $a=P$).

    따라서 8극이라도 파권이면 $a=2$이다.

    오답 소거: 1은 물리적으로 불가능(병렬 회로가 최소 2개), 6과 8은 중권의 병렬 회로수 공식($a=P$)을 잘못 적용해 극수(6극·8극)를 그대로 대입한 값이다.

    핵심 공식: 파권 $a=2$, 중권 $a=P$. 암기팁: '파권은 항상 2, 중권은 극수만큼' — 극수가 몇 개든 파권이면 무조건 2로 답한다.

    처음이라면

    직류발전기의 전기자 권선(코일을 감는 방식)에는 두 가지가 있어요. 하나는 '중권'(겹쳐 감기), 다른 하나는 '파권'(물결처럼 감기)입니다.

    비유하자면, 중권은 극수만큼 길을 여러 갈래로 나누는 방식이고, 파권은 길을 2갈래로만 나누는 방식이에요.

    핵심 규칙:

    • 중권: 병렬 회로수 = 극수(P)
    • 파권: 병렬 회로수 = 항상 2

    이 문제는 파권이니까 8극이라는 숫자는 함정입니다. 극수에 상관없이 무조건 a = 2예요.

    이런 문제가 나오면 → '파권'이라는 단어가 보이면 극수는 무시하고 무조건 2를 고르세요!

    한 걸음 더

    파권(wave winding) 직류기는 병렬 회로수가 극수 P와 무관하게 항상 $a=2$이다. 반대로 중권(lap winding)은 $a=P$이므로 8극 중권이면 $a=8$.

    오답 소거: ④ 8은 중권 공식($a=P$)을 잘못 적용한 것, ③ 6도 극수 혼동, ① 1은 물리적으로 불가능(최소 2회로).

    이 유형 패턴: 권선 방식(파권/중권) 묻는 문제는 '파권=2, 중권=P'만 외우면 됨.

    꿀팁: 극수를 크게 제시하는 건 대부분 함정 — 파권이면 무조건 2로 답한다.

    • 직류기 3대 요소
    • 단중 중권 전기자
27. 문항 27 전기기기 · 동기기

    3상 교류 발전기의 기전력에 대하여 90∘ 뒤진 전기자 전류가 흐르면 전기자 반작용은?

    1. 횡축 반작용으로 기전력을 증가시킨다
    2. 증자 작용을 하여 기전력을 증가시킨다
    3. 감자 작용을 하여 기전력을 감소시킨다
    4. 교차 자화작용으로 기전력을 감소시킨다

    정답과 해설

    정답 3번

    기전력보다 90° 뒤진(지상) 전기자 전류는 감자 작용을 일으켜 기전력을 감소시킨다.

    풀이

    정답 근거: 3상 발전기에서 기전력보다 위상이 90° 뒤진(지상) 전기자 전류가 흐르면 전기자 반작용은 감자 작용을 일으켜 주자속을 약화시키고 결과적으로 유도 기전력을 감소시킨다.

    오답 소거: 횡축 반작용(교차자화작용)은 역률 1(위상차 0°)일 때, 증자 작용은 진상 전류(90° 앞선 전류)일 때 발생하는 반작용으로 조건이 다르다.

    핵심 공식: 없음(전기자 반작용 정성 분석).

    암기팁: '지상 전류=감자(기전력 감소), 진상 전류=증자(기전력 증가)'로 반대 방향을 짝지어 암기한다.

    처음이라면

    전기 발전기 안에는 자석이 있는데, 코일에 흐르는 전류가 이 자석의 힘(자속)을 방해하기도 하고 도와주기도 해요. 이걸 '전기자 반작용(코일 전류가 자기장에 미치는 영향)'이라고 해요.

    문제에서는 전류가 기전력(발전기가 만드는 힘)보다 90° 뒤진다고 했어요. 이런 '뒤진 전류(지상 전류)'는 자석의 힘을 약하게 만들어요.

    자석의 힘이 약해지면 → 기전력도 줄어들어요.

    이게 바로 '감자 작용(자기를 감소시키는 작용)'이에요.

    암기: 지상(뒤짐) = 감자(깎는다, 줄어든다)

    이런 문제가 나오면 → '뒤진 전류는 감자, 앞선 전류는 증자'로 외우면 돼요!

    한 걸음 더

    전기자 반작용은 전류 위상에 따라 결정된다.

    • 역률 1(위상차 0°): 교차 자화(횡축) 작용
    • 지상 전류(90° 지상): 감자 작용 → 기전력 감소
    • 진상 전류(90° 진상): 증자 작용 → 기전력 증가

    따라서 90° 뒤진 전류는 감자 작용으로 기전력을 감소시킨다.

    오답: ①, ④는 위상차 0°일 때의 교차 자화 작용이고, ②는 진상 전류일 때의 증자 작용으로 조건이 다르다.

    이 유형 패턴: '지상=감자, 진상=증자' 짝짓기로 즉답 가능.

    시험 꿀팁: 90°가 아니어도 지상 전류이면 감자, 진상이면 증자 방향 성분이 생긴다.

28. 문항 28 전기기기 · 직류기

    직류기의 파권에서 극수에 관계없이 병렬회로수 a는 얼마인가?

    1. 1
    2. 2
    3. 4
    4. 6

    정답과 해설

    정답 2번

    직류기 파권(파상 권선)은 극수가 몇 개든 병렬회로수가 항상 2로 고정된다.

    풀이

    정답 근거: 직류기의 권선법 중 파권(Wave Winding)은 극수 P에 관계없이 병렬회로수 a는 항상 2가 된다(고전압·저전류 용도에 적합한 권선 방식이다).

    오답 소거: 1, 4, 6은 파권의 병렬회로수와 다르며, 중권(lap winding)은 $a=P$(극수와 동일)이므로 이와 혼동하면 안 된다.

    핵심 공식: 파권 $a=2$, 중권 $a=P$. 암기팁: '파권은 항상 2, 중권은 극수만큼'으로 두 권선법의 병렬회로수 공식을 명확히 짝지어 암기한다.

    처음이라면

    직류 모터 안에는 코일을 감는 방법이 두 가지 있는데, 그중 '파권(물결처럼 감는 방식)'은 감는 구조상 전기 길이가 2갈래로 나뉘게 됩니다.

    극수(자석 개수)를 몇 개로 하든 파권은 항상 2갈래입니다.

    파권: a = 2 (무조건!)

    중권(겹겹이 감는 방식): a = P (극수와 같음)

    극수에 '관계없이'라는 말이 나오면 → 파권을 떠올려서 답은 2번!

    이런 문제가 나오면 → '파권은 항상 2, 중권은 극수만큼' 두 개만 짝지어 외우면 바로 풀린다.

    한 걸음 더

    파권(Wave Winding): 병렬회로수 $a = 2$ (극수 P 무관)

    중권(Lap Winding): $a = P$

    문제에 '극수에 관계없이'라는 표현이 있으므로 파권 → $a=2$, 정답 ②.

    오답: ④의 6은 중권에서 P=6일 때 값으로 혼동하기 쉬움.

    이 유형 패턴: '극수에 관계없이' = 파권, '극수와 같다' = 중권.

    꿀팁: 파권은 고전압·저전류용, 중권은 저전압·대전류용이라는 용도까지 함께 묻는 경우가 많다.

29. 문항 29 전기기기 · 직류기

    다극 중권 직류발전기의 전기자 권선에 균압 고리를 설치하는 이유는?

    1. 브러시에서 불꽃을 방지하기 위하여
    2. 전기자 반작용을 방지하기 위하여
    3. 정류 기전력을 높이기 위하여
    4. 전압 강하를 방지하기 위하여

    정답과 해설

    정답 1번

    다극 중권 발전기에서는 병렬 회로마다 전압이 조금씩 달라 순환전류가 생기는데, 균압 고리가 이 전압 차이를 없애 브러시 불꽃을 막는다.

    풀이

    균압 고리는 다극 중권 직류발전기에서 각 병렬 회로 간에 유도되는 전압의 차이로 인해 순환 전류가 발생하는 것을 방지하여, 정류를 개선하고 결과적으로 브러시에서 불꽃이 발생하는 것을 방지한다.

    처음이라면

    길이가 다른 두 개의 물통을 호스로 연결하면 물이 한쪽으로 계속 흘러가듯이, 다극(극이 여러 개인) 중권(중첩 권선 방식) 발전기에서는 병렬 회로마다 생기는 전압이 조금씩 달라요.

    이렇게 전압에 차이가 있으면 전기자 권선 안에 쓸모없는 순환전류(제대로 밖으로 안 나가고 안에서 도는 전류)가 흐르게 됩니다.

    이 순환전류 때문에 브러시(회전하는 부분에서 전기를 꺼내는 접촉 부품) 자리에 불꽃이 튀게 돼요.

    균압 고리는 전압이 같은 지점들을 미리 선으로 연결해 전압 차이를 없애주는 장치입니다.

    → 결과: 순환전류가 사라지고 브러시 불꽃이 방지됩니다. 정답은 ①번!

    이런 문제가 나오면 → '균압 고리(다극+중권)' 하면 '브러시 불꽃 방지'를 떠올리자!

    한 걸음 더

    균압 고리(Equipotential Connection)는 다극 중권 권선에서 병렬 회로 간 유도 전압의 불평형으로 발생하는 순환전류를 억제하여 정류를 개선하고, 브러시에서의 불꽃을 방지한다. 따라서 정답은 ①.

    ② 전기자 반작용은 보극·보상권선으로 방지한다. ③ 정류 기전력은 보극과 관련된다.

    이 유형 패턴: '균압 고리 = 다극 중권 = 브러시 불꽃 방지' 3단 세트로 암기.

    시험 꿀팁: 균압 고리 설치 위치(전압이 이론적으로 같은 점을 저항 없는 도체로 결선)도 함께 기억해두면 서술형에 대비된다.

30. 문항 30 전기기기 · 직류기

    발전제동의 설명으로 잘못된 것은?

    1. 직류 전동기는 전기자 회로를 전원에서 끊고 저항을 접속한다.
    2. 유도 전동기는 1차 권선에 직류를 통하고 2차 쪽(회전자)은 단락한다.
    3. 전동기를 발전기로 운전하여 회전부분의 운동에너지를 전기회로 중의 저항에서 열로 소비시키면서 제동하는 방법이다.
    4. 전동기의 유도 기전력을 전원 전압보다 높게 한다.

    정답과 해설

    정답 4번

    발전제동은 에너지를 저항에서 열로 소비하는 방식이고, 전원으로 되돌리는 것은 회생제동이다.

    풀이

    발전 제동은 전동기를 전원에서 분리하고 저항을 연결하여 운동 에너지를 열로 소비시키며 제동하는 방법이다.

    전동기의 유도 기전력을 전원 전압보다 높게 하여 전원으로 에너지를 반환하는 것은 회생 제동에 대한 설명이다.

    처음이라면

    발전제동은 '회전 중인 전동기를 잠깐 발전기처럼 쓰는' 제동입니다. 전원을 끊고 저항을 연결하면 관성으로 도는 동안 기전력이 만들어지고, 그 전기에너지가 저항에서 열로 소모되면서 회전이 멈춥니다.

    ①(직류기: 전기자를 전원에서 끊고 저항 접속), ②(유도기: 1차에 직류를 통하고 2차 쪽을 단락해 소비), ③(운동에너지를 저항의 열로 소비하며 제동)은 모두 발전제동의 올바른 설명입니다.

    ④가 틀린 이유: 유도 기전력을 전원 전압보다 높여 에너지를 전원 쪽으로 되돌려 주는 제동은 '회생(再生)제동'입니다. 에너지를 열로 버리는 발전제동과 정반대 개념입니다.

    이런 문제가 나오면 → '저항에서 열로 소비하면 발전제동, 전원으로 반납하면 회생제동'으로 구분하세요.

    한 걸음 더

    발전제동은 전원을 분리하고 저항을 붙여 운동에너지를 열로 소비시키는 방식으로, ①②③은 직류기의 전기자 저항 접속·유도기의 1차 직류 여자(2차 단락)·원리 설명으로 모두 옳은 진술이고, 잘못된 것은 ④.

    ④는 기전력을 전원 전압보다 높여 전원으로 역송하는 회생제동에 대한 설명이다.

    제동 문제는 '에너지를 어디로 보내나(열로 소비=발전, 전원 반납=회생)'가 판단 기준인 패턴이다.

    꿀팁: 발전은 저항에 열로 '버리고', 회생은 전원에 '되갚는다' — 버리냐 되갚느냐로 갈린다.

나머지 35문항은 모의고사에서 풀 수 있다.