직류전동기의 종류 및 특성

공개 문항 40개

1. 문항 1 전기기기 · 직류기

   다음 중 정속도 전동기에 속하는 것은?

   1. 유도 전동기
   2. 직권 전동기
   3. 교류 정류자 전동기
   4. 분권 전동기

   정답과 해설

   정답 4번

   직류 분권전동기는 부하가 변해도 자속이 거의 일정해서 속도가 잘 변하지 않는 정속도 전동기의 대표 주자다.

   풀이

   정답 근거: 직류 분권전동기는 계자권선이 전기자와 병렬로 연결되어 부하가 변해도 자속이 거의 일정하게 유지되므로, 속도 변화가 매우 적은 정속도 전동기의 대표적인 예에 해당한다.

   오답 소거: 유도전동기는 슬립에 따라 다소 속도가 변하는 준정속도 특성, 직권전동기는 부하에 따라 속도가 크게 변하는 가변속도 전동기, 교류 정류자전동기는 속도제어가 용이한 가변속도용 전동기로 각각 정속도 전동기와는 성격이 다르다.

   핵심 개념: 정속도=분권전동기(직류)/유도전동기(교류, 준정속도), 가변속도=직권전동기·교류정류자전동기.

   암기팁: '분권은 정속도의 대표주자'로 기억.

   처음이라면

   자전거를 생각해보세요. 페달을 얼마나 세게 밟든(부하가 변하든) 기어가 일정하면 속도가 크게 변하지 않죠. 분권 전동기가 바로 이런 녀석입니다.

   분권 전동기는 계자(전동기 안에서 자기를 만드는 코일)가 전기자(돌아가는 부분)와 병렬로 연결되어 있어요.

   병렬이면 부하가 변해도 자속(자기의 세기)이 거의 일정하게 유지됩니다.

   자속이 일정하면 → 속도도 거의 일정!

   그래서 '정속도 전동기'의 대표 예가 됩니다.

   이런 문제가 나오면 → '정속도? = 분권 전동기!' 를 바로 떠올리세요.

   한 걸음 더

   직류 분권전동기: 계자권선과 전기자가 병렬 → 부하 변화에 자속 거의 일정 → 속도변화율 약 5% 이내의 정속도 특성.

   오답: ① 유도전동기는 슬립로 인한 준정속도, ② 직권전동기는 부하에 따라 속도가 크게 변하는 가변속도, ③ 교류 정류자전동기는 속도제어가 용이한 가변속도용.

   이 유형 패턴: 정속도=분권, 가변속도=직권·교류정류자, 준정속도=유도전동기.

   시험 꿀팁: '분(권)은 정(속도)'으로 암기하면 한 번에 해결.

2. 문항 2 전기기기 · 직류기

   직류 분권 전동기에서 운전 중 계자 권선의 저항을 증가하면 회전속도는 어떻게 되는가?

   1. 감소한다.
   2. 증가한다.
   3. 일정하다.
   4. 증가하다가 계자 저항이 무한대가 되면 감소한다.

   정답과 해설

   정답 2번

   계자 저항을 늘리면 자석의 힘(자속)이 약해져서, 회전수는 반비례로 오히려 빨라진다.

   풀이

   정답 근거: 직류 전동기 회전속도 $N \propto \frac{1}{\Phi}$ 관계에서, 계자 저항을 증가시키면 계자 전류가 감소해 자속이 감소하므로 회전속도는 증가한다(약계자 제어).

   오답 소거: '감소한다'는 반비례 관계를 반대로 이해한 오류이며, '일정하다'는 자속 변화의 영향을 무시한 것이고, '무한대에서 감소'는 실제로는 계자 저항이 무한대이면 자속이 0에 가까워져 위험한 과속 상태(폭주)가 되므로 틀린 설명이다.

   핵심 공식: $N=K\frac{E}{\Phi}$. 암기팁: '계자를 약하게(저항↑) 하면 도는 속도가 더 빨라진다'로 기억한다.

   처음이라면

   자석 장난감 회전체를 손으로 살짝 잡아주면(힘이 약해지면) 더 빨리 도는 것처럼, 전동기도 자석의 힘이 약해지면 더 빨리 돌아요.

   계자 권선(전동기 안의 전자석 코일)의 저항을 늘리면 어떻게 될까요?

   저항이 커지면 계자 전류(전자석에 흐르는 전류)가 줄어들어요.

   전류가 줄면 자속(자석의 힘)이 약해져요.

   그런데 회전속도는 자속과 반비례 관계라서, 자속이 약해질수록 속도는 빨라져요.

   수식으로 보면 $N \propto \frac{1}{\Phi}$ 이므로, $\Phi$(자속)가 작아지면 $N$(속도)은 커집니다.

   이런 문제가 나오면 → '계자 저항 증가 = 자속 감소 = 속도 증가(약계자 제어)'로 외우면 돼요.

   한 걸음 더

   핵심 공식: $N = K\frac{E}{\Phi}$, 즉 $N \propto \frac{1}{\Phi}$.

   계자 저항 ↑ → 계자 전류 ↓ → 자속 $\Phi$ ↓ → 속도 $N$ ↑ (증가)

   오답 소거: ①은 반비례 관계를 반대로 이해한 것. ④는 계자 저항이 무한대가 되면 자속이 거의 0이 되어 오히려 폭주(과속)하므로 틀림.

   이 유형 패턴: '계자 저항 증가 → 속도 증가(약계자 제어)', '계자 저항 감소 → 속도 감소'

   꿀팁: 계자 회로가 끊어지면(무한대) 폭주로 매우 위험하다는 것까지 같이 기억하면 ④ 함정을 피할 수 있다.

   • 직류기 3대 요소
   • 계자
   • 분권 전동기
   • 저항
3. 문항 3 전기기기 · 직류기

   직류 전동기를 기동할 때 전기자 전류를 가감하여 조정하는 가감 저항기를 사용하는 방법을 무엇이라 하는가?

   1. 자기기동기
   2. 기동저항기
   3. 고주파 기동기
   4. 저주파 기동기

   정답과 해설

   정답 2번

   직류 전동기를 기동할 때 전기자 회로에 저항을 넣어 기동전류를 줄이는 장치가 바로 '기동저항기'이다.

   풀이

   정답 근거: 기동저항기는 직류 전동기 기동 시 전기자 회로에 가감 저항기를 직렬로 삽입하여 큰 기동전류를 제한하고, 속도가 올라감에 따라 저항을 점차 줄여 정상 운전 상태로 전환하는 장치이다.

   오답 소거: 자기기동기는 유도 전동기용, 고주파·저주파 기동기는 존재하지 않거나 다른 목적의 명칭으로 직류 전동기 기동전류 제한과는 무관하다.

   핵심 개념: 직류 전동기 기동전류 제한 = 기동저항기(가감 저항기).

   암기팁: '기동할 때 저항 넣어 전류 억제 = 기동저항기'로 암기한다.

   처음이라면

   자동차에 시동을 걸 때 순간적으로 엔진에 무리가 가지 않도록 천천히 시동을 걸듯이, 전동기도 처음 돌리기 시작할 때는 전류(전기의 흐름)가 너무 세게 흘러서 망가질 수 있어요.

   그래서 기동할 때만 저항(전기의 흐름을 방해하는 것)을 넣었다가, 속도가 올라오면 저항을 서서히 빼는 방법을 씁니다.

   이때 쓰는 가감 저항기를 '기동저항기'라고 불러요.

   '기동할 때 쓰는 저항기'라는 뜻이 그대로 이름에 들어있죠.

   이런 문제가 나오면 → 직류 전동기 + 기동전류 제한(가감 저항기) = 기동저항기로 바로 답을 고르세요.

   한 걸음 더

   직류 전동기는 기동 시 역기전력이 없어 전기자에 큰 전류가 흐르므로, 가감 저항기를 직렬 삽입해 기동전류를 제한한다. 이 장치가 기동저항기이다.

   ① 자기기동기: 유도 전동기의 기동 방식으로 직류와 무관. ③④ 고주파·저주파 기동기는 직류 전동기 기동과 관련 없는 명칭.

   이 유형 패턴: '직류 전동기 기동 + 가감 저항' → 무조건 기동저항기.

   꿀팁: 이름 그대로 '기동용 저항기'라고 암기하면 헷갈리지 않는다.

   • 기동기
4. 문항 4 전기기기 · 직류기

   직류 전동기의 속도제어 방법이 아닌 것은?

   1. 전압제어
   2. 계자제어
   3. 저항제어
   4. 플러깅제어

   정답과 해설

   정답 4번

   직류 전동기의 속도제어 3대 방법은 전압·계자·저항제어이고, 플러깅은 회전을 멈추는 제동 방법이라 속도제어가 아니다.

   풀이

   정답 근거: 직류 전동기의 3대 속도제어법은 전압제어(정토크 제어, 광범위하고 효율적), 계자제어(정출력 제어, 약계자로 고속운전), 저항제어(전기자 회로에 저항 삽입, 손실이 큼)입니다.

   플러깅(Plugging)은 전동기의 회전 방향을 급히 반대로 바꿔 급제동시키는 제동 방법이지 속도제어법이 아닙니다.

   오답 소거: 전압제어, 계자제어, 저항제어는 모두 실제 직류전동기의 속도제어 방법입니다.

   핵심 개념: 직류전동기 속도제어 3대 방법(전압·계자·저항제어), 플러깅은 제동법(속도제어법 아님).

   암기팁: 플러깅은 '멈추는' 방법이지 '속도를 조절하는' 방법이 아니라고 구분하세요.

   처음이라면

   자동차를 생각해봅시다. 속도를 조절하는 방법(액셀 조절)과 멈추는 방법(브레이크)은 다르죠?

   직류 전동기도 마찬가지입니다.

   속도제어 3대 방법은 다음과 같습니다.

   ① 전압제어: 걸어주는 전압(전기 힘)을 바꿔서 속도 조절

   ② 계자제어: 계자(자석의 힘)를 약하게/강하게 해서 속도 조절

   ③ 저항제어: 회로에 저항(전기의 흐름을 방해하는 것)을 넣어서 속도 조절

   그런데 ④ 플러깅은 회전 방향을 반대로 바꿔서 급하게 멈추게 하는 '제동(브레이크)' 방법입니다.

   즉, 속도를 조절하는 게 아니라 멈추는 방법이에요.

   이런 문제가 나오면 → '전압·계자·저항' 3종 세트만 속도제어, 나머지(플러깅, 회생제동 등)는 제동법!

   한 걸음 더

   직류 전동기의 3대 속도제어법: 전압제어(정토크), 계자제어(정출력, 약계자), 저항제어(전기자 직렬저항 삽입).

   플러깅(plugging)은 전원을 역결선하여 역토크를 걸어 급정지시키는 '제동' 방법이다.

   오답 소거: ①②③은 모두 실제 속도제어법.

   이 유형 패턴: '속도제어 아닌 것' → 제동법(플러깅·회생·역제동)이 정답인 경우가 대부분.

   꿀팁: '플러깅 = 급브레이크'로 암기하면 헷갈리지 않는다.

5. 문항 5 전기기기 · 직류기

   직류 전동기 중 부하 변동에 대하여 속도가 거의 일정한 정속도 전동기에 해당하는 것은?

   1. 가동복권 전동기
   2. 직권 전동기
   3. 분권 전동기
   4. 차동복권 전동기

   정답과 해설

   정답 3번

   직류 전동기 중 분권 전동기는 자속이 거의 일정하게 유지되어 부하가 변해도 속도 변화가 작은 정속도 특성을 가진다.

   풀이

   직류 분권전동기는 계자 권선이 전기자와 병렬로 접속되어 전원전압이 일정하면 계자전류와 자속도 거의 일정하게 유지된다.

   전동기 속도는 N = (V - I_a·R_a)/(k·Φ)로 주어지는데, 자속 Φ가 일정하고 전기자 저항강하가 작으므로 부하가 변해도 속도 변동이 크지 않다.

   따라서 분권전동기는 정속도 특성을 갖는다.

   반면 직권전동기는 계자가 전기자와 직렬이어서 부하 전류가 곧 계자전류가 되므로, 부하가 커지면 자속이 커져 속도가 급격히 떨어지는 변속도(가변속도) 전동기이다.

   가동복권·차동복권은 그 중간 특성을 보인다.

   그러므로 부하 변동에도 속도가 거의 일정한 정속도 전동기는 분권전동기이다.

   처음이라면

   자전거를 평지에서 타면 속도가 잘 유지되듯이, 분권 전동기(계자 코일이 전기자와 '나란히' 연결된 전동기)는 부하(얹은 짐)가 조금 변해도 회전 속도가 거의 그대로 유지됩니다.

   이유를 볼까요?

   분권 전동기는 계자(자석 역할을 하는 코일)가 전원에 병렬로 붙어 있어서, 전원 전압이 일정하면 계자에 흐르는 전류, 즉 자속(자기의 힘)도 거의 일정합니다.

   속도 공식은 말로 하면 '속도 = (전압 − 전기자에서 떨어지는 전압) ÷ 자속'입니다.

   $N = \frac{V - I_a R_a}{k\Phi}$

   자속 $\Phi$가 거의 fixed되어 있고 전기자 저항에 의한 손실도 작아서, 부하가 변해도 속도가 거의 안 변합니다. 이것이 '정속도 특성'입니다.

   반대로 직권 전동기는 부하 전류가 곧 계자 전류라서, 부하가 커지면 자속이 커지고 속도가 확 떨어지는 '변속도'입니다.

   이런 문제가 나오면 → '정속도 = 분권, 변속도(가변속도) = 직권'으로 외우면 바로 풀린다.

   한 걸음 더

   정속도 특성 판단은 자속 $\Phi$의 일정성으로 결정된다.

   분권 전동기: 계자가 병렬 접속 → 전압 일정 시 $\Phi$ 일정 → $N = \frac{V - I_a R_a}{k\Phi}$에서 속도 변동 작음 → 정속도.

   직권: 부하 증가 → $I_a = I_f$ 증가 → $\Phi$ 증가 → 속도 급감(변속도). 복권(가동/차동)은 그 중간 특성이므로 '거의 일정'에는 못 미친다.

   이 유형 패턴: '정속도 = 분권, 변속도 = 직권, 중간 = 복권' 암기로 즉답 가능.

   시험 꿀팁: 전기철도·크레인 등 시동토크 큰 곳 = 직권, 선반·펌프 등 일정 회전 필요 = 분권으로 연결해서 외우면 헷갈리지 않는다.

6. 문항 6 전기기기 · 직류기

   직류 전동기의 속도 제어법 중 전압 제어법으로써 제철소의 압연기, 고속 엘리베이터의 제어에 사용되는 방법은?

   1. 워드 레오나드 방식
   2. 정지 레오나드 방식
   3. 일그너 방식
   4. 크래머 방식

   정답과 해설

   정답 3번

   부하 변동이 심한 대형 설비에는 플라이휠(관성 바퀴)을 붙여 충격을 흡수하는 일그너 방식을 쓴다.

   풀이

   제철소 압연기처럼 부하가 급변하는 대형 설비의 전압제어에는 플라이휠(관성 바퀴)을 붙여 부하 충격을 흡수하는 일그너 방식이 사용된다(③).

   오답 소거: ① 워드 레오나드 방식은 플라이휠이 없는 기본 전압제어 방식이다.

   암기팁: 부하가 널뛰면(압연기) 플라이휠 달린 일그너.

   처음이라면

   자전거 바퀴를 세게 굴리면 한참 동안 멈추지 않고 계속 돌죠? 그처럼 무거운 바퀴(플라이휠, 관성 바퀴)는 한번 돌기 시작하면 잘 멈추지도, 갑자기 빨라지지도 않습니다.

   제철소 압연기(쇠를 눌러 얇게 만드는 기계)는 쇠가 들어올 때 순간적으로 부하(기계가 감당해야 할 힘)가 확 커졌다 작아졌다 합니다.

   이때 플라이휠이 붙어 있으면 부하가 갑자기 커져도 바퀴의 관성으로 충격을 흡수해 줍니다.

   이렇게 플라이휠을 붙인 전압 제어 방식이 바로 일그너 방식입니다.

   이런 문제가 나오면 → '압연기, 고속 엘리베이터 = 부하 급변 = 일그너 방식'으로 외우세요.

   한 걸음 더

   일그너 방식은 워드 레오나드 방식에 플라이휠(관성 바퀴)과 유도전동기를 추가한 전압 제어법으로, 부하 변동이 심한 제철소 압연기·고속 엘리베이터에 사용된다(③).

   오답: ① 워드 레오나드는 플라이휠 없는 기본 전압제어, ④ 크래머는 2차 여자 전압을 이용한 유도기 속도제어이다.

   이 유형 패턴: '압연기 + 부하 급변' 키워드가 보이면 일그너.

   꿀팁: 워드 레오나드(플라이휠 X) → 일그너(플라이휠 O) 순서로 발전했다고 기억하면 구분 쉽다.

7. 문항 7 전기기기 · 직류기

   직류 분권 전동기를 운전 중 계자 저항을 증가 시켰을 때의 회전 속도는?

   1. 증가한다.
   2. 감소한다.
   3. 변함없다.
   4. 정지한다.

   정답과 해설

   정답 1번

   분권 전동기는 계자 저항을 크게 하면 전자석의 힘(자속)이 약해지고, 그만큼 더 빨리 돌아야 하므로 회전속도는 증가한다.

   풀이

   직류 분권전동기의 회전속도는 $N = k\frac{E}{\Phi} = k\frac{V - I_aR_a}{\Phi}$로 자속 $\Phi$에 반비례한다.

   계자 저항을 증가시키면 계자전류가 감소하여 자속 $\Phi$가 감소하고, 그 결과 회전속도 $N$은 증가한다.

   분권전동기는 계자저항기(界磁抵抗器)로 속도를 제어하는 대표적 방식이며, 계자회로 단선 시 심하게 속도가 상승(위험 속도)할 수 있다는 점도 함께 기억해 둔다.

   처음이라면

   자전거 기어를 생각해 봅시다. 페달을 가볍게 느낄수록 바퀴는 더 빨리 굴러가죠. 직류 분권 전동기도 비슷합니다.

   전동기 안에는 전자석(계자)이 있는데, 여기에 흐르는 전류가 자석의 힘(자속)을 만듭니다.

   1단계: 계자 저항을 증가시키면 계자에 흐르는 전류가 줄어듭니다.

   2단계: 전류가 줄면 자석의 힘(자속 $\Phi$)이 약해집니다.

   3단계: 약한 자석 힘으로 같은 힘을 내려면 더 빨리 돌아야 합니다. 즉 속도 $N$은 자속에 반비례($N = k\frac{V - I_aR_a}{\Phi}$)해서 증가합니다.

   참고로 계자 회로가 완전히 끊어지면 자석 힘이 거의 0이 되어 무서운 속도로 가속(위험!)됩니다.

   이런 문제가 나오면 → "분권 전동기 + 계자 저항 증가 = 속도 증가"로 외우세요.

   한 걸음 더

   분권 전동기의 속도 특성: $N = k\frac{V - I_aR_a}{\Phi}$로 자속 $\Phi$에 반비례한다.

   계자 저항 증가 → 계자 전류 감소 → 자속 $\Phi$ 감소 → 속도 $N$ 증가.

   ②는 자속이 증가하는 경우(계자 저항 감소)의 결과이므로 오답. 계자 회로가 단선되면 $\Phi \approx 0$이 되어 위험 속도로 상승한다는 점도 자주 출제된다.

   이 유형 패턴: 분권기는 계자 저항기로 속도 제어(저항 ↑ → 속도 ↑).

   꿀팁: "분권은 반비례" — 외접(전압) 제어는 느려지고, 계자 제어는 빨라진다고 기억하면 헷갈리지 않는다.

   • 분권 전동기
8. 문항 8 전기기기 · 직류기

   직류 전동기에서 전부하 속도가 N=1500[rpm], 속도 변동률이 ε=3[%]일 때 무부하 회전 속도 N0는 몇 [rpm]인가?

   1. 1455
   2. 1410
   3. 1545
   4. 1590

   정답과 해설

   정답 3번

   무부하 속도는 전부하 속도보다 빠르므로 N₀ = N(1+ε) = 1500 × 1.03 = 1545[rpm]이다.

   풀이

   속도 변동률 ε = (N₀ − N)/N × 100[%] 로 정의됩니다(N₀=무부하속도, N=전부하속도).

   이를 N₀에 대해 풀면 N₀ = N(1 + ε/100) 입니다.

   대입하면 N₀ = 1500 × (1 + 0.03) = 1500 × 1.03 = 1545[rpm].

   따라서 1545입니다.

   오답 소거: ①1455·②1410은 N(1−ε) 방향(감소)으로 잘못 계산한 값이고, ④1590은 ε=6%로 오산한 값입니다.

   핵심공식: N₀=N(1+ε).

   암기팁: 무부하는 부하가 없어 속도가 '올라가므로' 반드시 전부하속도보다 커야 한다(1500→1545).

   부호를 (1+ε)로 기억.

   처음이라면

   자전거를 탈 때 짐(부하)이 없으면 더 빨리 굴러가듯이, 전동기도 부하가 없으면(무부하) 더 빨리 돌아갑니다. 그래서 무부하 속도 N₀는 전부하 속도보다 '항상 커야' 해요.

   속도 변동률(속도가 얼마나 변하는지 비율)은 이렇게 정의됩니다:

   ε = (N₀ − N) ÷ N × 100

   말로 풀면: '늘어난 속도(N₀−N)를 원래 속도(N)로 나눈 백분율'입니다.

   N₀ = N × (1 + 0.03)

   N₀ = 1500 × 1.03

   N₀ = 1545[rpm]

   이런 문제가 나오면 → 무부하 속도는 전부하 속도보다 무조건 크니까 (1+ε)을 곱한다고 외우세요.

   한 걸음 더

   속도 변동률 정의: ε = (N₀ − N)/N × 100 [%]

   → N₀ = N(1 + ε/100) = 1500 × 1.03 = 1545[rpm].

   오답: ①1455, ②1410은 (1−ε)로 계산해 부호를 반대로 쓴 값, ④1590은 ε=6% 오산.

   이 유형 패턴: 무부하 속도 > 전부하 속도이므로 반드시 (1+ε) 곱셈.

   꿀팁: 답이 1500보다 큰 것만 골라도 소거 가능.

   • 직류전동기의 속도특성
9. 문항 9 전기기기 · 직류기

   직류 전동기 중 가장 기동 토크가 큰 것은?

   1. 타여자
   2. 분권
   3. 직권
   4. 평 복권

   정답과 해설

   정답 3번

   직권 전동기는 전류가 늘면 자석의 힘(자속)도 함께 커져 힘(토크)이 전류의 제곱으로 커지기 때문에 시동 토크가 가장 세다.

   풀이

   정답 근거: 직권전동기는 부하전류(=계자전류)가 클수록 자속도 함께 커져 토크가 전류의 제곱에 비례하므로, 기동시 큰 전류가 흐르며 기동토크가 가장 크다.

   오답 소거: 타여자·분권전동기는 계자자속이 일정해 토크가 전류에 단순 비례(제곱 아님)하여 기동토크가 상대적으로 작고, 평복권은 직권보다는 작지만 분권보다는 큰 중간 특성을 가진다.

   핵심 개념: 기동토크 크기=직권>복권>분권=타여자.

   암기팁: '직권이 기동토크 챔피언'으로 기억한다.

   처음이라면

   자전거를 처음 출발할 때 힘껏 페달을 밟아야 하듯, 전동기도 처음 돌리기 시작할 때 가장 큰 힘(기동 토크, 시동 힘)이 필요해요.

   전동기의 힘은 '전기의 양(전류)' × '자석의 힘(자속)'으로 결정돼요.

   직권 전동기는 자석 코일에 전류가 흐를수록 자석의 힘도 같이 커져요.

   그래서 시동 때 큰 전류가 흐르면 자석의 힘도 커져서, 힘이 전류의 제곱만큼 커져요.

   반면 분권이나 타여자는 자석의 힘이 항상 일정해서 힘이 전류에 비례해서만 커져요.

   이런 문제가 나오면 → '기동 토크 1등은 직권!' (직권 > 복권 > 분권=타여자)

   한 걸음 더

   토크 $T = K \Phi I_a$에서, 직권 전동기는 $\Phi \propto I_a$이므로 $T \propto I_a^2$로 전류의 제곱에 비례한다. 기동 시 큰 전류가 흐르므로 기동 토크가 가장 크다.

   분권·타여자는 $\Phi$가 일정해 $T \propto I_a$이고, 복권은 그 중간 특성이다.

   이 유형 패턴: 기동 토크 순위는 직권 > 복권 > 분권 = 타여자.

   꿀팁: 전차·크레인 같은 무거운 것을 시동하는 곳엔 직권이 쓰인다고 연결하면 기억이 오래간다.

   • 직류직권전동기 특징
   • 직권전동기 속도특성곡선
10. 문항 10 전기기기 · 직류기

    정격전압 200[v], 정격전류 10[A]에서 직류 전동기의 속도가 1800[rpm]이다. 무부하에서 속도가 1854[rpm]이라고 하면 속도 변동률[%]은?

    1. 2
    2. 2.6
    3. 3
    4. 3.5

    정답과 해설

    정답 3번

    속도 변동률은 (무부하 속도 - 전부하 속도)를 전부하 속도로 나눈 백분율이라는 정의를 묻는 문제로, (1854-1800)/1800 = 3%이다.

    풀이

    속도 변동률 $\epsilon_{N}$의 정의는 다음과 같다. $$\epsilon_N = \frac{N_0 - N_n}{N_n} \times 100[\%]$$여기서 $N_0$는 무부하 속도(1854[rpm]), $N_n$은 전부하 속도(1800[rpm])이다.$$\epsilon_N = \frac{1854 - 1800}{1800} \times 100 = \frac{54}{1800} \times 100 = 0.03 \times 100 = 3[\%]$$

    처음이라면

    자동차도 짐을 실으면 속도가 조금 떨어지듯이, 전동기도 부하(일 시키는 힘)를 걸면 속도가 느려집니다.

    속도 변동률은 "짐을 실었을 때 얼마나 속도가 떨어지는지"를 나타내는 값입니다.

    공식(말로 표현하면):

    속도 변동률 = (무부하 속도 - 전부하 속도) ÷ 전부하 속도 × 100

    계산:

    무부하 속도 = 1854 rpm (짐 없을 때)

    전부하 속도 = 1800 rpm (정격, 짐 다 실었을 때)

    (1854 - 1800) = 54

    54 ÷ 1800 = 0.03

    0.03 × 100 = 3[%]

    정답은 ③번입니다.

    이런 문제가 나오면 → '무부하 속도에서 전부하 속도를 빼고, 전부하 속도로 나눈다'를 외우면 됩니다. 분모는 항상 전부하(정격) 속도!

    한 걸음 더

    공식: $\epsilon_N = \frac{N_0 - N_n}{N_n} \times 100[\%]$

    풀이:

    $\epsilon_N = \frac{1854 - 1800}{1800} \times 100 = \frac{54}{1800} \times 100 = 3[\%]$

    답: ③

    오답 분석: 무부하 속도 1854를 분모로 쓰면 54/1854 ≈ 2.9%로 ①·②에 근접한 오답이 나온다. 분모는 반드시 정격(전부하) 속도.

    이 유형 패턴: 속도 변동률 문제는 무조건 '무부하 - 전부하'를 '전부하'로 나눈다.

    시험 꿀팁: 54/1800은 54를 18로 나눠 3/100으로 간단히 약분 가능 — 계산 시간을 줄이자.

11. 문항 11 전기기기 · 직류기

    전기자저항 0.2[Ω], 전기자 전류 100[A], 전압 $120[\text{V}]$인 분권전동기의 발생동력 $[\text{kW}]$은?

    1. 20
    2. 15
    3. 12
    4. 10

    정답과 해설

    정답 4번

    전압에서 전기자 저항에 떨어지는 전압을 빼서 실제 일하는 전압을 구한 뒤 전류를 곱하면 발생동력 10kW가 된다.

    풀이

    분권전동기의 발생동력(P)은 유기기전력(E)과 전기자 전류($I_a$)의 곱으로 구한다. $\mathbf{P = E \cdot I_{a}}$유기기전력 $E$는 단자 전압($V$), 전기자 전류($I_a$), 전기자 저항($R_a$)을 이용하여 구한다.$\mathbf{E = V - I_{a} R_{a}}$ $E = 120 - 100 \times 0.2 = 120 - 20 = 100[\text{V}]$이므로, 발생동력 P는:$P=100[V]×100[A]=10,000[W]=10[kW]$

    처음이라면

    전동기 안에는 저항(전기를 흐르게 어렵게 하는 성질)이 숨어 있어서, 밖에서 넣어준 전압 전부가 일에 쓰이지는 않아요.

    전기가 저항을 지나면서 일부 전압이 '빼앗긴다'고 생각하면 됩니다.

    1단계: 빼앗기는 전압 = 100[A] × 0.2[Ω] = 20[V]

    2단계: 실제 일하는 전압(유기기전력) = 120 - 20 = 100[V]

    3단계: 발생동력 = 100[V] × 100[A] = 10,000[W]

    4단계: kW로 바꾸면 = 10[kW]

    정답은 ④번!

    이런 문제가 나오면 → '전압 - (전류 × 전기자저항)'을 먼저 구하고 전류를 곱한다!

    한 걸음 더

    분권전동기의 발생동력은 $P = E \cdot I_a$이며, 유기기전력은 $E = V - I_a R_a$로 구한다.

    $E = 120 - 100 \times 0.2 = 100$[V]

    $P = 100 \times 100 = 10{,}000$[W] = 10[kW]

    ①~③은 $V \cdot I_a$(=12kW)나 저항 손실 계산 착오로 인한 오답.

    이 유형 패턴: 전동기 문제는 무조건 $E = V - I_a R_a$부터 구하기.

    꿀팁: kW로 답을 묻으면 W→kW 단위 환산(÷1000)을 잊지 말 것.

12. 문항 12 전기기기 · 직류기

    직류 전동기의 전부하 속도가 $1,200[\text{rpm}]$이고 속도 변동률이 $2[\%]$일 때, 무부하 회전 속도는 몇 $[\text{rpm}]$인가?

    1. 1224
    2. 1236
    3. 1176
    4. 1164

    정답과 해설

    정답 1번

    전동기는 무부하일 때 더 빨리 도니까, 전부하 속도에 변동률(2%)만큼 더하면 무부하 속도가 된다.

    풀이

    정답 근거: 속도 변동률 공식은 $\epsilon=\frac{N_0-N_n}{N_n}\times100[\%]$이므로 무부하 속도는 $N_0=N_n(1+\epsilon)$로 구합니다.

    대입하면 $N_0=1200\times(1+0.02)=1200\times1.02=1224[\text{rpm}]$이 되어 정답은 1번입니다.

    오답 소거: 1236, 1176, 1164는 변동률을 빼거나(전동기는 보통 무부하가 전부하보다 크므로 뺄셈은 부적절) 계산 순서를 잘못 적용한 값입니다.

    핵심 공식: $N_0=N_n(1+\epsilon)$ (직류 전동기는 통상 무부하 속도가 더 큼).

    암기팁: 전동기 속도변동률은 더해서 무부하 속도 구한다로 기억하세요.

    처음이라면

    자전거를 생각해보세요. 짐을 실은 상태(전부하)에서는 느리게 달리고, 짐을 내린 상태(무부하)에서는 더 빨리 달리죠. 전동기도 똑같아서 부하가 없으면 더 빨리 돕니다.

    속도 변동률(속도가 얼마나 변하는지 비율)은 무부하 속도에서 전부하 속도를 뺀 값을 전부하 속도로 나눈 것입니다.

    말로 풀면: 무부하 속도 = 전부하 속도 × (1 + 변동률)

    계산:

    $N_0 = 1200 \times (1 + 0.02)$

    $= 1200 \times 1.02$

    $= 1224$ [rpm]

    이런 문제가 나오면 → 전동기는 무부하 속도가 더 크므로 '더하기'로 푼다!

    한 걸음 더

    공식: $\epsilon=\frac{N_0-N_n}{N_n}\times100$[%] → $N_0=N_n(1+\epsilon)$

    $N_0 = 1200 \times 1.02 = 1224$[rpm], 정답 ①

    ③ 1176은 $1200 \times 0.98$로 감소 방향을 잘못 적용한 값. 전동기는 무부하 > 전부하이므로 반드시 더한다.

    이 유형 패턴: 전동기 → 더하기, 발전기(전압변동률) → 빼기로 구분해서 외우면 헷갈리지 않는다.

    꿀팁: %를 소수로 바꿀 때 2% = 0.02, 곱셈 한 번으로 끝내기.

13. 문항 13 전기기기 · 직류기

    직류전동기에 있어 무부하일 때의 회전수는 n0은 1200rpm, 정격부하일 때의 회전수는 nn은 1150rpm이라 한다. 속도 변동률은?

    1. 약 3.45[%]
    2. 약 4.16[%]
    3. 약 4.35[%]
    4. 약 5.0[%]

    정답과 해설

    정답 3번

    속도 변동률은 (무부하 회전수 - 정격 회전수) ÷ 정격 회전수 × 100으로, 분모 기준은 '정격'이다.

    풀이

    속도변동률 $\varepsilon = \frac{N_0 - N_n}{N_n} \times 100[\%]$이다.

    $N_0=1200$, $N_n=1150$을 대입하면 $\varepsilon = \frac{1200-1150}{1150} \times 100 = \frac{50}{1150} \times 100 \approx 4.35[\%]$이다.

    무부하 회전수가 분자, 정격(부하) 회전수가 분모의 기준이 되는 점에 유의한다.

    처음이라면

    자전거를 생각해보세요. 아무것도 안 실었을 때는 1200rpm으로 잘 돌다가, 짐을 실으니 1150rpm으로 조금 느려졌어요. 이 '늘어난 정도'를 백분율로 나타낸 게 속도 변동률입니다.

    말로 풀면: (무부하 회전수 - 정격 회전수)를 정격 회전수로 나눈 뒤 100을 곱합니다.

    공식: $\frac{N_0 - N_n}{N_n} \times 100$\n

    대입: $\frac{1200 - 1150}{1150} \times 100$\n

    $= \frac{50}{1150} \times 100 \approx 4.35$[%]

    주의: 나누는 기준(분모)은 무부하가 아니라 '정격' 회전수입니다!

    이런 문제가 나오면 → 무부하에서 정격으로 갈 때 늘어난 변화량을 '정격값' 기준으로 나누는구나!

    한 걸음 더

    속도 변동률 공식: $\varepsilon = \frac{N_0 - N_n}{N_n} \times 100$[%]

    $\varepsilon = \frac{1200 - 1150}{1150} \times 100 = \frac{50}{1150} \times 100 \approx 4.35$[%]

    오답 포인트: ②번 4.16%는 분모를 무부하 1200으로 잘못 잡은 경우이다. 반드시 분모는 정격값 기준.

    이 유형 패턴: 변동률 계산은 전부 '변화량 ÷ 정격값' 구조 (변동률, 전압변동률, 슬립 등 모두 동일).

    꿀팁: 분모를 무부하로 쓰는 함정 선택지가 반드시 하나 나오므로 '기준은 정격'을 외워두자.

    • 무부하일 때
14. 문항 14 전기기기 · 직류기

    직류전동기의 속도특성 곡선을 나타낸 것이다. 직권 전동기의 속도 특성을 나타낸 것은? (곡선 ①, ②, ③, ④ 중 선택)

    

    1. ①
    2. ②
    3. ③
    4. ④

    정답과 해설

    정답 4번

    직권 전동기는 부하가 늘면 자속도 커져 속도가 급격히 떨어지는 수하 특성 곡선이다.

    풀이

    정답 근거: 직권 전동기는 계자권선과 전기자권선이 직렬 연결되어 부하전류 증가 시 자속 Φ도 함께 증가하고, $N \propto \frac{1}{\Phi}$이므로 부하가 커질수록 속도가 급격히 낮아지는 '수하 특성' 곡선(③)을 나타낸다.

    오답 소거: 분권 전동기는 거의 일정한 속도(정속도) 곡선, 복권 전동기는 그 중간 형태로 나타나 그래프 모양이 다르다.

    핵심 공식: $N \propto \frac{V-I_a(R_a+R_s)}{\Phi}$, 직권기는 무부하 시 위험 속도(초고속) 도달 주의.

    암기팁: '직권=수하(급격히 떨어짐), 무부하 위험'을 세트로 암기.

    처음이라면

    직류전동기의 속도특성 곡선 중 직권 전동기에 해당하는 것을 고르는 문제이다. 직류전동기의 속도는 전압에서 전류와 저항의 곱을 뺀 값을 자속으로 나눈 값에 비례하므로, 자속이 커지면 속도는 느려진다. 직권 전동기는 계자권선과 전기자가 직렬로 연결되어 있어 부하가 커지면 전류와 함께 계자를 흐르는 전류도 커지고 자속도 함께 증가한다. 따라서 부하전류가 증가할수록 속도가 급격히 떨어지는 강한 수하특성 곡선을 나타내며, 이러한 곡선이 직권 전동기의 특성이다. 무부하 시에는 자속이 거의 없어 속도가 위험할 정도로 상승하므로 벨트 전동에 의한 기동이 필수적이라는 점도 함께 기억해 두면 좋다.

    한 걸음 더

    N ∝ (V − Ia(Ra+Rs))/Φ에서 직권기는 전기자전류가 곧 계자전류이므로 부하 증가 → Φ 증가 → 속도 급감의 수하 특성 곡선(③)이다.

    분권은 거의 수평(정속), 복권은 그 중간 곡선이라 소거된다.

    곡선 여러 개를 놓고 기울기(변화율)로 전동기 종류를 판별하는 패턴이다.

    꿀팁: '직권 = 급강하 + 무부하 폭주 위험' 세트로 암기.

15. 문항 15 전기기기 · 직류기

    직류 전동기의 최저 절연 저항값$(\text{M}\Omega)$은?

    1. $\frac{1000 + \text{정격출력(kW)}}{\text{정격전압(V)}}$
    2. $\frac{1000 + \text{정격입력(kW)}}{\text{정격출력(W)}}$
    3. $\frac{\text{정격전압(V)}}{1000 + \text{정격출력(kW)}}$
    4. $\frac{1000 + \text{정격입력(kW)}}{\text{정격전압(V)}}$

    정답과 해설

    정답 3번

    회전기 최저 절연저항 = 정격전압(V)/(1000+정격출력(kW)) MΩ — 분자 전압, 분모 1000+출력.

    풀이

    정답 근거: 전동기(및 회전기)의 최저 절연저항값은 $R_{min}=\frac{\text{정격전압(V)}}{1000+\text{정격출력(kW)}}(\text{M}\Omega)$ 이상이어야 한다는 규정을 따른다(전동기의 안전한 절연 상태를 확인하는 최소 기준).

    오답 소거: 입력(kW)을 사용하는 것, 분자·분모를 뒤바꾸는 것, 출력과 입력을 혼용하는 것은 모두 규정식과 다르다.

    핵심 공식: $R_{min}=\frac{V_n}{1000+P_n}$. 암기팁: '분모는 1000+출력, 분자는 전압'으로 공식의 위치를 고정해서 암기한다.

    처음이라면

    전동기의 권선(코일) 절연 상태를 확인하려면 절연저항을 측정하는데, 그 값이 '최소한 이 기준 이상은 되어야 한다'는 식이 규정되어 있습니다.

    직류 전동기의 최저 절연저항: R = 정격전압(V) / (1000 + 정격출력(kW)) (MΩ) → 정답 ③

    분자에는 정격전압(V), 분모에는 '1000 + 정격출력(kW)'가 들어갑니다. ①은 분자와 분모가 뒤바뀐 형태이고, ②④처럼 정격입력(kW)을 쓰는 식은 규정식과 다릅니다. 출력 단위가 kW(와트가 아님)라는 점도 함정입니다.

    이런 문제가 나오면 → '분모는 1000+출력(kW), 분자는 전압(V)'으로 자리를 고정해 외우세요.

    한 걸음 더

    직류기(회전기)의 최저 절연저항 규정: R = 정격전압(V)/(1000+정격출력(kW)) MΩ(③).

    ①은 분자·분모가 전도된 식, ②④는 정격입력을 사용한 그릇된 식이다.

    이 유형은 공식의 자리(전압/출력)와 단위(V, kW)를 확인시키는 문제다.

    꿀팁: '위에는 전압, 아래에는 1000+출력' — 전압이 위로 올라가는 그림으로 외우면 전도형 오답을 피할 수 있다.

16. 문항 16 전기기기 · 직류기

    직류 직권전동기의 벨트 운전을 금지하는 이유는?

    1. 벨트가 벗겨지면 위험속도에 도달한다.
    2. 손실이 많아진다.
    3. 벨트가 마모하여 보수가 곤란하다.
    4. 직결하지 않으면 속도제어가 곤란하다.

    정답과 해설

    정답 1번

    직권전동기는 무부하 시 속도가 폭주하므로 벨트 이탈 위험 때문에 벨트 운전을 금지한다.

    풀이

    정답 근거: 직류 직권전동기는 부하(전기자 전류)가 감소하면 계자자속도 함께 감소하여 속도가 급격히 상승하는 특성이 있으므로, 벨트 운전 중 벨트가 벗겨져 무부하 상태가 되면 매우 위험한 속도(폭주)에 도달할 수 있어 벨트 운전이 금지되고 직결 운전만 허용된다.

    오답 소거: 손실 증가, 벨트 마모, 속도제어 곤란은 벨트운전 금지의 핵심 이유(안전상 폭주 위험)와는 거리가 있다.

    핵심 공식: 직권전동기 속도 $N\propto\frac{1}{I_a}$(무부하 시 급상승).

    암기팁: '직권전동기=무부하 시 폭주(위험속도), 그래서 벨트운전 금지'로 암기.

    처음이라면

    직류 직권전동기(전기자와 계자가 직렬로 연결된 전동기)는 부하 전류가 곧 계자 전류입니다. 그래서 부하가 갑자기 빠지면 계자 자속(자기의 세기)도 함께 급격히 줄어듭니다.

    속도는 n ∝ V/φ처럼 자속에 반비례하므로, 자속 φ가 줄면 속도가 순식간에 급상승합니다. 즉 벨트가 벗겨져 무부하가 되면 전동기가 감당할 수 없는 위험 속도(폭주)에 도달해 파손·사고가 납니다.

    이 때문에 벨트 운전은 금지되고 반드시 부하와 축을 직결해 운전합니다. ②③④의 손실 증가, 벨트 마모, 속도제어 곤란은 '안전상 폭주 위험'이라는 핵심 이유와 거리가 먼 오답입니다.

    이런 문제가 나오면 → '직권전동기 = 무부하 폭주 → 벨트 금지·직결만' 연상으로 답을 고르세요.

    한 걸음 더

    직권전동기는 무부하 시 전기자전류 감소 → 계자자속 φ 급감 → 속도 n ∝ V/φ 급상승(폭주)한다. 벨트 이탈은 곧 무부하이므로 위험속도에 도달해 금지

    오답 소거: 손실·마모·속도제어는 안전(폭주)이라는 본질적 이유가 아니다.

    이 유형은 직권전동기 특성(기동토크 큼, 무부하 금지, 직결 운전)과 묶어 자주 출제된다.

    꿀팁: '직권 = 폭주 조심, 벨트 금지에 직결만' 한 줄로 통암기.

    • 직류 직권 전동기의 특성
    • 직권전동기 무부하 운전
17. 문항 17 전기기기 · 직류기

    직류전동기 운전 중에 있는 기동 저항기에서 정전이 되거나 전원 전압이 저하되었을 때 핸들을 기동 위치에 두어 전압이 회복될 때 재기동 할 수 있도록 역할을 하는 것은?

    1. 무전압계전기
    2. 계자제어기
    3. 기동저항기
    4. 과부하개방기

    정답과 해설

    정답 1번

    무전압계전기는 정전·전압 저하 시 기동저항기 핸들을 기동 위치로 복귀시켜 안전 재기동을 가능하게 한다.

    풀이

    정답 근거: 무전압계전기(NVR, No-Voltage Release)는 운전 중 정전이 되거나 전원 전압이 낮아지면 여자 코일의 흡인력을 잃어 기동저항기 핸들을 기동(시동) 위치로 복귀시킨다.

    전압이 회복되면 기동저항을 거쳐 처음부터 안전하게 재기동할 수 있으며, 전동기가 저항 없이 갑자기 직입 재시동되는 사고를 방지한다.

    오답 소거: 계자제어기는 속도 조정, 기동저항기는 기동전류 제한, 과부하개방기는 과부하 보호가 역할이다.

    핵심 공식: 없음(기기 역할 암기).

    암기팁: '전압이 없으면(무전압) 핸들을 처음으로 되돌린다'.

    처음이라면

    직류전동기의 기동저항기에는 일종의 안전장치가 붙어 있습니다. 운전 중 정전이 되거나 전압이 크게 낮아지면 무전압계전기(NVR)의 여자 코일이 흡인력을 잃어 핸들을 자동으로 기동 위치로 되돌립니다.

    이 덕분에 전압이 회복되면 기동저항이 모두 들어간 상태에서 처음부터 재기동하므로, 저항 없이 전동기가 직입 재시동되어 큰 전류가 흐르는 사고를 막을 수 있습니다.

    오답을 보면 계자제어기는 속도 조절용, 과부하개방기는 과부하 시 전동기 보호용으로 역할이 다릅니다.

    이런 문제가 나오면 → '전압이 없으면(무전압) 핸들을 처음으로'라는 문구로 무전압계전기를 떠올려라.

    한 걸음 더

    정전·저전압 시 여자코일 흡인력 상실 → 핸들을 기동 위치로 복귀시켜 안전 재기동시키는 것은 무전압계전기

    계자제어기=속도 조절, 과부하개방기=과부하 보호로 역할이 다르다.

    직류기 기동장치 부속 계전기의 역할 구분이 출제 패턴이다.

    꿀팁: '무전압=핸들 원위치'로 압축 암기.

    • 기동기
18. 문항 18 전기기기 · 직류기

    전동기가 회전하고 있을 때 회전 방향과 반대 방향의 토크를 발생시켜 갑자기 정지시키는 제동법은?

    1. 역상 제동
    2. 회생 제동
    3. 발전 제동
    4. 단상 제동

    정답과 해설

    정답 1번

    역상 제동(플러깅)은 회전 방향과 반대의 토크를 걸어 갑자기 급정지시키는 제동법이다.

    풀이

    정답 근거: 역상제동(플러깅)은 회전 중인 전동기의 전원 결선(2상)을 바꾸어 회전방향과 반대의 토크를 강제로 발생시켜 급격히 정지시키는 제동법이다.

    오답 소거: 회생제동·발전제동은 감속을 위해 사용하지만 급정지에는 역상제동보다 완만하고, 단상제동은 급정지 목적의 표준 방법이 아니다.

    핵심 개념: 급정지=역상(플러깅) 제동, 완만한 감속=회생·발전제동.

    암기팁: '역상=반대로 걸어 강제 정지'로 이미지화하여 암기한다.

    처음이라면

    전동기를 갑자기 세우고 싶을 때 쓰는 방법이 제동입니다. 그중 가장 빠르게 세우는 방법이 '역상 제동(플러깅)'입니다.

    돌고 있는 전동기에 회전 방향과 반대 방향의 토크(회전력)를 걸어주면, 전동기는 자기가 돌던 방향과 반대로 잡아당겨지는 힘을 받아 순식간에 멈춥니다. 달리는 자동차에 뒤로 잡아당기는 힘을 주는 것과 같은 원리입니다.

    회생 제동·발전 제동은 운동 에너지를 전기 에너지로 바꿔 돌려보내며 서서히 감속하는 방식이라 '갑자기 정지'라는 조건에는 맞지 않습니다.

    이런 문제가 나오면 → '급정지 = 역상 제동, 완만한 감속 = 회생·발전 제동'으로 구분하세요.

    한 걸음 더

    역상 제동(플러깅)은 전원 결선을 바꿔 회전 방향과 반대의 토크를 발생시켜 급정지시킴.

    회생·발전 제동은 완만한 감속용이고 단상 제동은 급정지의 표준 수단이 아니라 소거된다.

    제동 방식별 특징(급정지 vs 절전 감속)을 묻는 패턴이다.

    꿀팁: '역상(逆相) = 반대 방향 = 급브레이크'로 연결해 외우자.

    • 역상제동 (플러깅)
19. 문항 19 전기기기 · 직류기

    벨트 운전이나 무부하 운전을 해서는 안 되는 직류 전동기는?

    1. 직권
    2. 평복권
    3. 분권
    4. 차동복권

    정답과 해설

    정답 1번

    직권 전동기는 무부하 시 자속이 줄어 속도가 폭주하므로 벨트·무부하 운전이 금지된다.

    풀이

    정답 근거: 직권전동기는 부하전류가 없으면(무부하·벨트가 빠짐) 계자자속이 매우 작아져 속도가 위험할 정도로 급상승(폭주)하는 특성이 있어, 무부하 운전이나 벨트(느슨해질 위험)로 연결하는 운전을 절대 해서는 안 된다.

    오답 소거: 평복권·분권·차동복권 전동기는 무부하시에도 어느 정도 자속이 유지되어 직권처럼 위험한 속도 폭주가 발생하지 않는다.

    핵심 개념: 직권전동기=무부하·벨트운전 절대 금지(속도 폭주 위험).

    암기팁: '직권은 부하가 없으면 폭주한다'로 위험성을 기억한다.

    처음이라면

    직권 전동기는 계자 코일과 전기자가 직렬로 연결되어 있어, 부하가 없으면 전류가 거의 흐르지 않고 자속(계자가 만드는 자기)도 매우 작아집니다.

    직권 전동기의 속도는 자속에 반비례합니다. 그래서 벨트가 빠지거나 무부하가 되어 자속이 거의 0에 가까워지면 속도가 위험할 정도로 급상승하는 '폭주'가 일어나 기계가 망가질 수 있습니다.

    따라서 직권 전동기는 기어로 직결해 쓰고, 벨트(느슨해지거나 끊어질 위험) 운전과 무부하 운전은 절대 금지입니다. 분권·복권은 무부하에서도 자속이 유지되어 폭주하지 않습니다.

    이런 문제가 나오면 → '직권은 부하가 없으면 폭주' 한 줄로 외우자.

    한 걸음 더

    직권은 부하전류=계자전류이므로 무부하 시 자속이 급감해 속도가 위험할 정도로 폭주한다. 벨트 이탈·무부하 운전 금지 → 직권.

    분권·평복권·차동복권은 분권계자 자속이 유지되어 무부하 폭주가 없다.

    '무부하·벨트 금지' 문제는 사실상 직권이 정답인 패턴이다.

    꿀팁: '직권 = 부하 없으면 폭주'로 연상하자.

    • 직류직권전동기 특징
    • 직권전동기 무부하 운전
20. 문항 20 전기기기 · 직류기

    직류 전동기의 부하에 따라 손실이 변하는 것은?

    1. 마찰손
    2. 풍손
    3. 철손
    4. 구리손

    정답과 해설

    정답 4번

    구리손은 부하전류의 제곱에 비례하는 가변손이고, 마찰손·풍손·철손은 부하와 무관한 고정손이다.

    풀이

    정답 근거: 구리손(동손, $I^2R$ 손실)은 부하전류의 제곱에 비례하므로 부하 크기에 따라 손실량이 변한다.

    오답 소거: 마찰손·풍손(기계손)은 회전속도에 따라 결정되고, 철손(히스테리시스손+와류손)은 자속(전압)에 의해 결정되어 부하전류와는 무관하게 거의 일정한 손실(고정손)이다.

    핵심 개념: 부하손(가변손)=구리손, 무부하손(고정손)=철손+기계손.

    암기팁: '구리손만 부하 따라 출렁인다'로 나머지 고정손과 구분해 암기한다.

    처음이라면

    전동기의 손실은 부하에 따라 변하는 '가변손'과 거의 일정한 '고정손'으로 나뉩니다.

    구리손(동손)은 권선 저항에서 생기는 I²R 손실이라 부하전류의 제곱에 비례합니다. 부하가 무거우면 전류가 늘고 손실도 제곱으로 커지므로, 부하에 따라 값이 변하는 유일한 손실입니다.

    반면 마찰손과 풍손은 회전 속도로, 철손은 자속(전압)으로 결정되어 부하가 조금 변해도 크게 달라지지 않는 고정손입니다.

    이런 문제가 나오면 → '부하 따라 변하는 손실=구리손 하나'로 통째로 외우세요.

    한 걸음 더

    구리손(I²R 손실)은 부하전류의 제곱에 비례하는 가변손이므로 부하에 따라 변한다.

    마찰손·풍손은 속도로, 철손은 자속(전압)으로 결정되는 고정손이라 부하와 무관하다.

    손실의 고정손·가변손 분류를 묻는 단골 유형이다.

    꿀팁: '고정=철·기계, 가변=구리'로 묶어 외운다.

21. 문항 21 전기기기 · 직류기

    기중기, 전기 자동차, 전기 철도와 같은 곳에는 어느 전동기가 사용되는가?

    1. 가동 분권 전동기
    2. 차동 복권 전동기
    3. 분권 전동기
    4. 직권 전동기

    정답과 해설

    정답 4번

    기동토크가 커야 하는 견인용 부하(기중기·전기차·전기철도)에는 직권 전동기가 쓰인다.

    풀이

    정답 근거: 직권전동기는 기동토크가 크고 부하전류에 따라 속도가 유연하게 변하는 특성이 있어, 기중기·전기자동차·전기철도처럼 무거운 짐을 큰 힘으로 출발시켜야 하는 견인용 부하에 적합하다.

    오답 소거: 가동분권·차동복권·분권전동기는 정속도 특성 위주로, 견인용 부하에서 요구되는 압도적인 기동토크 확보에는 직권전동기보다 불리하다.

    핵심 개념: 견인용(기중기·전기차·전기철도)=직권전동기.

    암기팁: '무겁게 끌어야 하면 직권'으로 암기한다.

    처음이라면

    직권 전동기는 계자 권선과 전기자가 직렬로 연결되어 부하전류가 그대로 계자 전류가 됩니다. 그래서 기동 초기에 큰 전류가 흐르면 토크가 전류의 제곱에 비례해 매우 커집니다.

    기중기, 전기 자동차, 전기 철도는 무거운 짐을 정지 상태에서 큰 힘으로 굴려야 하는 견인용 부하입니다. 이런 곳에는 기동토크가 크고 부하에 따라 속도가 유연하게 변하는 직권 전동기가 딱 맞습니다.

    반면 분권 전동기는 속도가 거의 일정한 정속성 특성이라 기동토크 면에서 불리합니다.

    이런 문제가 나오면 → '기중기·전기차·전기철도=직권'으로 통째로 외우세요.

    한 걸음 더

    직권 전동기는 계자와 전기자가 직렬이라 토크가 전류의 제곱에 비례해 기동토크가 크고, 부하에 따라 속도가 유연히 변해 견인용에 적합하다(④).

    가동분권·차동복권·분권 전동기는 정속성 위주라 큰 기동토크 확보에 불리하다.

    전동기 용도 선정(견인용 대 정속용)을 묻는 패턴이다.

    꿀팁: '무겁게 끌면 직권, 일정하게 돌리면 분권'으로 대비해 외운다.

22. 문항 22 전기기기 · 직류기

    직류 직권 전동기를 사용하려고 할 때 벨트(belt)를 걸고 운전하면 안 되는 가장 타당한 이유는?

    1. 벨트가 기동할 때나 또는 갑자기 중 부하를 걸 때 미끄러지기 때문에
    2. 벨트가 벗겨지면 전동기가 갑자기 고속으로 회전하기 때문에
    3. 벨트가 끊어졌을 때 전동기의 급정지 때문에
    4. 부하에 대한 손실을 최대로 줄이기 위해서

    정답과 해설

    정답 2번

    직권전동기는 무부하 시 폭주하므로 벨트 이탈 시 고속회전 위험 — 벨트 구동 금지, 직결만 사용.

    풀이

    직권전동기는 계자권선과 전기자권선이 직렬 연결되어 있어 부하(전류)가 감소하면 자속도 함께 감소하고, 속도는 $N \propto \frac{1}{\phi}$ 관계로 급격히 상승한다.

    벨트로 부하를 연결하면 운전 중 벨트가 벗겨지거나 끊어질 경우 순간적으로 무부하 상태가 되어 전동기가 위험할 정도의 고속(폭주)으로 회전하며 원심력에 의해 파손될 위험이 있다.

    그래서 직권전동기는 벨트 구동을 금지하고 반드시 기어나 커플링 등 직결 방식을 사용해야 한다.

    정답은 2번이다.

    처음이라면

    직류 직권 전동기는 계자 코일과 전기자 코일이 직렬로 연결되어 있어, 부하 전류가 곧 자속을 만듭니다. 그래서 부하가 걸리지 않으면 전류가 줄고, 자속 Φ도 함께 줄어듭니다.

    전동기 속도는 N ∝ 1/Φ 관계이므로 자속이 줄면 속도가 급격히 올라갑니다(폭주).

    벨트는 운전 중 벗겨질 수 있는데, 직권 전동기에서 벨트가 벗겨지면 순간적으로 무부하 상태가 되어 전동기가 위험할 정도의 고속으로 회전하며 파손될 수 있습니다. 그래서 벨트 구동은 금지이고 기어나 커플링으로 직결해야 합니다. → 정답은 ②입니다. ③처럼 급정지가 아니라 오히려 급가속이 문제입니다.

    이런 문제가 나오면 → '직권 = 무부하 폭주'를 떠올리세요.

    한 걸음 더

    직권전동기는 부하 차단 시 자속 Φ↓ → N ∝ 1/Φ로 급상승(폭주)하므로 벨트 이탈 시 고속회전·파손 위험 → 벨트 금지, 기어·커플링 직결 (②)

    ③ 급정지가 아닌 급가속이 문제고, ①의 미끄럼은 직권 특유의 위험 이유가 아니다.

    직권전동기 안전 문제는 항상 '무부하 폭주'가 핵심.

    꿀팁: '직권은 혼자 놀면(무부하) 뛰쳐나간다(폭주)' — 벨트 금지, 직결 필수.

23. 문항 23 전기기기 · 직류기

    직류 분권전동기를 기동할 때 계자저항기의 저항값은 어떻게 조정하는 것이 가장 적절한가?

    1. 계자저항기의 저항값을 최대로 한다.
    2. 기동 토크를 작게 조정한다.
    3. 기동저항기를 전기자와 병렬로 접속한다.
    4. 계자저항기의 저항값을 0으로 한다.

    정답과 해설

    정답 4번

    기동 토크 T=kΦIa이므로 자속을 최대로 만들려면 계자저항값을 0으로 한다.

    풀이

    직류 분권전동기의 기동 토크는 T = k·Φ·I_a로 자속 Φ에 비례한다.

    기동 순간에는 큰 기동 토크가 필요하므로 자속을 최대로 확보해야 한다.

    자속은 계자전류에 비례하고, 계자전류는 계자저항이 작을수록 커진다.

    따라서 기동 시에는 계자저항기의 저항값을 0(최소)으로 하여 계자전류와 자속을 최대로 만들어야 충분한 기동 토크를 얻을 수 있다.

    만약 계자저항을 크게 하면 자속이 약해져 기동 토크가 부족해지고, 무여자 상태가 되면 위험 속도로 폭주할 수도 있다.

    반대로 운전 중 속도를 높이고자 할 때는 계자저항을 크게 하여 자속을 줄이는 계자제어를 한다.

    따라서 기동 시 정답은 계자저항값을 0으로 하는 것이다.

    처음이라면

    직류 분권전동기를 막 돌리기 시작할 때(기동) 가장 중요한 것은 큰 힘, 즉 기동 토크입니다. 토크는 T = k·Φ·Ia로 구해지는데, 기동 순간에는 전류를 제한하므로 자속 Φ를 최대로 만들어야 큰 토크를 얻습니다.

    자속은 계자전류에 비례하고, 계자전류는 계자저항이 작을수록 많이 흐릅니다(옴의 법칙). 따라서 계자저항기를 0(최소)으로 하면 계자전류가 최대가 되어 자속과 기동 토크도 최대가 됩니다.

    ①처럼 저항을 최대로 하면 자속이 줄어 토크가 부족해지고, 여자가 약해지면 전동기가 위험 속도로 폭주할 수도 있습니다. 운전 중 속도를 높이려고 계자저항을 크게 하는 '계자제어'와는 반대임을 기억하세요.

    이런 문제가 나오면 → '기동 시 계자저항 0, 운전 중 가속은 계자저항 크게'로 외우세요.

    한 걸음 더

    기동 토크 T=kΦIa이므로 자속 Φ를 최대로 해야 하고, Φ∝계자전류이므로 계자저항값을 0으로 하여 계자전류를 최대로 한다(④). 계자저항 최대(①)는 자속 부족·폭주 위험이고, 기동저항 병렬(③)은 원리 자체가 틀린 선지다.

    기동 절차(전기자측 기동저항 최대 + 계자저항 0)를 묻는 패턴이 반복 출제된다.

    꿀팁: '기동은 자속 풀로(계자저항 0), 전기자 전류는 기동저항으로 줄인다'.

24. 문항 24 전기기기 · 직류기

    직류전동기에 대한 설명으로 옳은 것은?

    1. 전동차용 전동기는 차동복권 전동기이다.
    2. 직권 전동기가 운전 중 무부하로 되면 위험 속도가 된다.
    3. 부하변동에 대하여 속도변동이 가장 큰 직류전동기는 분권전동기이다.
    4. 직류직권 전동기는 속도 조정이 어렵다.

    정답과 해설

    정답 2번

    직권 전동기는 무부하가 되면 자속이 거의 0이 되어 속도가 지나치게 올라가므로 위험 속도에 이른다.

    풀이

    직권 전동기는 무부하가 되면 자속이 거의 0이 되어 속도가 지나치게 올라가므로 위험 속도에 이른다.

    풀이

    직권 전동기는 계자 권선이 전기자 권선과 직렬로 접속된다.

    그래서 부하 전류가 그대로 계자 전류가 되어 자속을 만든다.

    직류전동기의 속도는 자속에 반비례하므로 직권 전동기의 속도는 부하 전류에 반비례한다.

    운전 중 부하가 빠지면 전류가 매우 작아지고 자속도 거의 0이 된다.

    이때 회전 속도가 지나치게 올라가 위험 속도에 이른다.

    나머지 보기

    · 전동차용은 차동복권 — 전차에는 직권 전동기를 쓴다. 차동 복권은 기동 토크가 작다.

    · 속도변동 최대는 분권 — 분권은 정속도 전동기이고, 속도변동이 가장 큰 것은 직권이다.

    · 직권은 속도 조정이 어렵다 — 속도 제어가 쉬운 것은 직류 전동기 공통의 장점이다.

    헷갈리는 점

    직권은 부하가 가벼울수록 빨라지고 무거울수록 느려지는 특성이다. 부하가 변해도 속도가 거의 일정한 것은 분권 쪽이다.

    한 걸음 더

    직권 전동기는 무부하가 되면 자속이 거의 0이 되어 속도가 지나치게 올라가므로 위험 속도에 이른다.

    직권: 속도 ∝ 1/부하 전류 → 무부하 시 위험 속도, 전차·기중기용 / 분권: 정속도 전동기

    직권은 부하가 가벼울수록 빨라지고 무거울수록 느려지는 특성이다.

25. 문항 25 전기기기 · 직류기

    직류 직권 전동기의 회전수를 $\frac{1}{3}$로 줄이면 토크는 어떻게 되는가?

    1. 변화가 없다.
    2. $\frac{1}{3}$배 작아진다.
    3. 3배 커진다.
    4. 9배 커진다.

    정답과 해설

    정답 4번

    직권 전동기의 토크는 회전수의 제곱에 반비례하므로, 회전수를 $\frac{1}{3}$로 줄이면 토크는 9배가 된다.

    풀이

    직권 전동기의 토크는 회전수의 제곱에 반비례하므로, 회전수를 $\frac{1}{3}$로 줄이면 토크는 9배가 된다.

    풀이

    직권 전동기에서는 계자 권선이 전기자 권선과 직렬로 이어져 있어 부하 전류가 곧 계자 전류가 된다.

    그래서 자속이 전류에 비례하고, 토크는 $T \propto \phi I_a \propto I_a^2$ 꼴로 전류의 제곱에 비례한다.

    회전수는 $N \propto \frac{1}{I_a}$ 꼴로 전류에 반비례한다.

    두 관계를 합치면 $T \propto \frac{1}{N^2}$이 된다.

    회전수가 $\frac{1}{3}$이 되면 전류는 3배가 되고, 토크는 $3^2 = 9$배로 커진다.

    나머지 보기

    · 변화가 없다 — 직권 전동기에서는 속도가 변하면 전류와 자속도 함께 변한다.

    · $\frac{1}{3}$배 — 토크가 회전수에 비례한다고 볼 때 나오는 값이다.

    · 3배 — 토크를 전류에 단순 비례로 보아 제곱을 빠뜨린 값이다.

    헷갈리는 점

    분권 전동기처럼 자속을 일정하게 두면 토크가 전류에 비례해 3배로 구하게 된다. 직권 전동기는 자속도 전류를 따라 변하므로 제곱이 붙는다.

    한 걸음 더

    직권 전동기의 토크는 회전수의 제곱에 반비례하므로, 회전수를 $\frac{1}{3}$로 줄이면 토크는 9배가 된다.

    직권 전동기: $T \propto I_a^2$, $N \propto \frac{1}{I_a}$ 이므로 $T \propto \frac{1}{N^2}$

    분권 전동기처럼 자속을 일정하게 두면 토크가 전류에 비례해 3배로 구하게 된다.

26. 문항 26 전기기기 · 직류기

    직류 전동기의 특성에 대한 설명으로 틀린 것은?

    1. 직권전동기는 가변 속도 전동기이다.
    2. 분권전동기에서는 계자 회로에 퓨즈를 사용하지 않는다.
    3. 분권전동기는 정속도 전동기이다.
    4. 가동 복권전동기는 기동시 역회전 할 염려가 있다.

    정답과 해설

    정답 4번

    역회전 염려가 있는 것은 차동 복권전동기이므로 가동 복권전동기라 한 설명이 틀렸다.

    풀이

    역회전 염려가 있는 것은 차동 복권전동기이므로 가동 복권전동기라 한 설명이 틀렸다.

    풀이

    복권전동기는 직권 계자와 분권 계자를 함께 가진 전동기이다.

    가동 복권은 두 계자의 기자력이 서로 더해지도록 접속한다.

    그래서 부하 전류가 늘어도 자속이 줄지 않고, 기동 토크가 매우 크다.

    차동 복권은 직권 계자 기자력이 분권 계자 기자력을 상쇄하도록 접속한다.

    부하 전류가 늘어 두 기자력이 같아지면 자속은 0이 된다.

    전류가 그보다 더 늘면 자속 방향이 반대가 되어 역회전하는 경우가 생긴다.

    차동 복권은 기동 토크도 작아서 별로 쓰이지 않는다.

    나머지 보기

    · 직권은 가변 속도 — 옳다. 자기 포화 전에는 부하가 늘면 속도가 크게 떨어진다.

    · 분권 계자 회로에 퓨즈 없음 — 옳다. 계자 회로가 끊기면 자속이 줄어 과속도가 된다.

    · 분권은 정속도 — 옳다. 속도 변동률이 매우 낮아 정속도 전동기라 한다.

    헷갈리는 점

    「가동」과 「차동」을 바꿔 쓴 문장이다. 역회전 위험은 두 계자의 기자력이 상쇄되는 차동 복권에 있다.

    한 걸음 더

    역회전 염려가 있는 것은 차동 복권전동기이므로 가동 복권전동기라 한 설명이 틀렸다.

    가동 복권: 기자력이 더해져 기동 토크가 큼 / 차동 복권: 기자력이 상쇄되어 자속 0 이후 역회전 위험, 기동 토크 작음

    「가동」과 「차동」을 바꿔 쓴 문장이다.

27. 문항 27 전기기기 · 직류기

    다음 중 분권전동기의 토크와 회전수 관계를 올바르게 표시한 것은?

    1. $T\propto\frac{1}{N}$
    2. $T\propto\frac{1}{N^2}$
    3. $T\propto N$
    4. $T\propto N^2$

    정답과 해설

    정답 1번

    분권전동기는 자속이 거의 일정해 같은 출력에서 토크가 회전수에 반비례하므로 $T\propto\frac{1}{N}$이다.

    풀이

    분권전동기는 자속이 거의 일정해 같은 출력에서 토크가 회전수에 반비례하므로 $T\propto\frac{1}{N}$이다.

    풀이

    전동기 출력은 토크와 각속도의 곱으로 $P=\frac{2\pi N}{60}T$이다.

    분권전동기는 계자 권선이 전기자 권선과 병렬이라 계자 전류와 자속이 거의 일정하다.

    출력이 일정하다고 보면 $T=\frac{60P}{2\pi N}$이 된다.

    이 식에서 토크는 회전수에 반비례하며 $T\propto\frac{1}{N}$으로 나타낸다.

    나머지 보기

    · $T\propto\frac{1}{N^2}$ — 자속이 부하 전류에 비례하는 직권전동기의 관계이다.

    · $T\propto N$ — 회전수가 오를수록 토크가 커지는 관계라 출력 일정 조건과 맞지 않는다.

    · $T\propto N^2$ — 회전수 제곱에 비례하는 관계로 분권전동기 특성이 아니다.

    헷갈리는 점

    직권전동기는 토크가 전류 제곱에 비례하고 속도가 전류에 반비례해 $T\propto\frac{1}{N^2}$이 된다. 분권은 자속이 일정해 제곱이 붙지 않는다.

    한 걸음 더

    분권전동기는 자속이 거의 일정해 같은 출력에서 토크가 회전수에 반비례하므로 $T\propto\frac{1}{N}$이다.

    분권 $T\propto\frac{1}{N}$(자속 일정), 직권 $T\propto\frac{1}{N^2}$(자속이 전류에 비례)

28. 문항 28 전기기기 · 직류기

    직류 분권 전동기의 토크(τ)와 회전수(N)의 관계는?

    1. $\tau\propto\frac{1}{N}$
    2. $\tau\propto\frac{1}{N^2}$
    3. $\tau\propto N$
    4. $\tau\propto N^2$

    정답과 해설

    정답 1번

    출력이 일정할 때 분권 전동기는 $P=\omega\tau$ 에서 토크가 회전수에 반비례하여 $\tau\propto\frac{1}{N}$ 이다.

    풀이

    출력이 일정할 때 분권 전동기는 $P=\omega\tau$ 에서 토크가 회전수에 반비례하여 $\tau\propto\frac{1}{N}$ 이다.

    풀이

    전동기 출력은 토크와 각속도의 곱으로 $P=\omega\tau=2\pi\frac{N}{60}\tau$ 이다.

    분권 전동기는 계자 권선이 전기자 권선과 병렬이다. 그래서 자속이 거의 일정하고, 토크는 전기자 전류에 비례한다. 이 성질만으로 토크가 회전수에 반비례한다고 할 수는 없다. 출력이 일정하다는 조건을 두면 $\tau=\frac{60P}{2\pi N}$ 이 된다. 이 조건에서 토크가 회전수에 반비례한다.

    나머지 보기

    · $\tau\propto\frac{1}{N^2}$ — 토크가 전류 제곱에 비례하는 직권 전동기의 관계다.

    · $\tau\propto N$ — 출력 일정에서 회전수가 오르면 토크는 줄어야 한다.

    · $\tau\propto N^2$ — 회전수가 오를 때 토크가 커지는 꼴이라 방향이 반대다.

    헷갈리는 점

    직권 전동기는 토크가 전류 제곱에 비례하고 회전수가 전류에 반비례하여 $\tau\propto\frac{1}{N^2}$ 이다. 분권 전동기는 자속이 거의 일정하므로 제곱이 붙지 않는다.

    한 걸음 더

    출력이 일정할 때 분권 전동기는 $P=\omega\tau$ 에서 토크가 회전수에 반비례하여 $\tau\propto\frac{1}{N}$ 이다.

    출력 일정 조건에서 분권 $\tau\propto\frac{1}{N}$, 직권 $\tau\propto\frac{1}{N^2}$ ($P=\omega\tau$)

29. 문항 29 전기기기 · 직류기

    다음 직류 전동기 중에서 속도변동률이 가장 작은 것은?

    1. 직권 전동기
    2. 가동복권 전동기
    3. 분권 전동기
    4. 차동복권 전동기

    정답과 해설

    정답 4번

    차동복권 전동기는 부하가 늘면 자속이 줄어 속도 저하가 상쇄되므로 속도변동률이 가장 작다.

    풀이

    차동복권 전동기는 부하가 늘면 자속이 줄어 속도 저하가 상쇄되므로 속도변동률이 가장 작다.

    풀이

    직류 전동기의 회전 속도는 $N = K\dfrac{V - I_a R_a}{\Phi}$ 꼴로 정해진다.

    부하 전류가 늘면 분자의 전기자 전압강하 $I_a R_a$가 커져 속도가 내려가려 한다. 차동복권 전동기는 직권 계자 기자력이 분권 계자 기자력을 상쇄하도록 접속되어 있다. 부하 전류가 늘수록 자속 $\Phi$가 줄어 분모가 작아지고, 전압강하에 의한 속도 저하가 이만큼 상쇄된다. 그래서 부하가 변해도 회전 속도가 거의 달라지지 않는다.

    나머지 보기

    · 직권 전동기 — 속도가 부하 전류에 반비례해 변동률이 가장 크다.

    · 가동복권 전동기 — 부하가 늘면 자속도 늘어 분권보다 속도가 더 떨어진다.

    · 분권 전동기 — 자속이 거의 일정해 변동률이 작지만 차동복권보다는 크다.

    헷갈리는 점

    분권 전동기를 정속도 전동기라 부르기 때문에 분권을 고르기 쉽다. 차동복권은 변동률이 더 작지만 기동 토크가 작고 부하가 커지면 역회전할 수 있어 별로 쓰이지 않는다.

    한 걸음 더

    차동복권 전동기는 부하가 늘면 자속이 줄어 속도 저하가 상쇄되므로 속도변동률이 가장 작다.

    속도변동률 크기: 직권 > 가동복권 > 분권 > 차동복권, $N = K\dfrac{V - I_a R_a}{\Phi}$

    분권 전동기를 정속도 전동기라 부르기 때문에 분권을 고르기 쉽다.

30. 문항 30 전기기기 · 직류기

    정격 전압 230[V], 정격 전류 $28[\text{A}]$에서 직류 전동기의 속도가 $1680[\text{rpm}]$이다. 무부하 시의 속도가 $1733[\text{rpm}]$이라고 할 때 속도 변동률 $[\%]$은 약 얼마인가?

    1. 26.1
    2. 5
    3. 4.6
    4. 3.2

    정답과 해설

    정답 4번

    속도변동률=(무부하속도−정격속도)/정격속도×100=(1733−1680)/1680×100≈3.2%이다.

    풀이

    속도 변동률(ϵ)은 $\epsilon = \frac{N_0 - N_n}{N_n} \times 100[\%]$이다.

    무부하 속도($N_0$)는 1733[rpm], 정격 속도($N_n$)는 $1680[\text{rpm}]$이므로, $\epsilon = \frac{1733 - 1680}{1680} \times 100[\%] = \frac{53}{1680} \times 100[\%] \approx 3.15[\%]$이다.

    따라서 약 $3.2[\%]$이다.

    처음이라면

    직류 전동기의 속도 변동률은 '무부하일 때 속도가 정격 부하일 때보다 얼마나 빨라지는가'를 백분율로 나타낸 값입니다.

    공식: ε = (무부하 속도 N₀ − 정격 속도 Nn) ÷ Nn × 100 [%]

    핵심은 분모가 '정격 속도'라는 점입니다. 무부하 속도로 나누면 값이 달라지므로 순서에 주의하세요.

    대입: ε = (1733 − 1680)/1680 × 100 = 53/1680 × 100 ≈ 3.15% → 약 3.2% → 정답 ④

    보기의 5%나 4.6% 같은 값은 분모를 무부하 속도 등 잘못된 값으로 잡았을 때 나오는 함정입니다.

    이런 문제가 나오면 → '무부하에서 정격을 빼고, 정격으로 나눈다'만 정확히 외우세요.

    한 걸음 더

    ε = (N₀−Nn)/Nn×100 = (1733−1680)/1680×100 ≈ 3.2% (④)

    오답 소거: 5%·4.6%는 분모를 무부하 속도 등으로 잘못 잡은 함정값.

    패턴: 속도변동률은 '분모=정격(부하시)값'이 핵심인 순계산 유형.

    꿀팁: 전압변동률과 같은 형태 '(무부하값−정격값)/정격값'으로 통일해 암기.

나머지 10문항은 모의고사에서 풀 수 있다.