유도전동기의 원리와 구조

공개 문항 122개

1. 문항 1 전기기기 · 유도전동기

   동기 와트 $P_2$, 출력 $P_o$, 슬립 $s$, 동기 속도 $N_s$, 회전 속도 $N$, 2차 동손 $P_{2c}$일 때 2차 효율 표기로 틀린 것은?

   1. $1-s$
   2. $\frac{P_{2c}}{P_2}$
   3. $\frac{P_o}{P_2}$
   4. $\frac{N}{N_s}$

   정답과 해설

   정답 2번

   2차 효율은 '2차 출력 ÷ 2차 입력'인데, ②는 2차 동손(잃어버린 에너지)을 나눈 것이라 손실률(=슬립 s)에 해당하므로 틀렸다.

   풀이

   유도 전동기의 2차 효율($\eta_2$)은 $\eta_2 = \frac{\text{2차 출력}}{\text{2차 입력}}$로 정의된다.

   $\eta_2=\frac{P_o}{P_2}$. 슬립(s)을 이용하면 $\eta_2=1-s$. 회전 속도를 이용하면 $\eta_2=\frac{N}{N_s}$. 따라서 $\frac{P_{2c}}{P_{2}}$는 2차 동손을 2차 입력으로 나눈 값으로 2차 손실률(s)에 해당하므로 2차 효율 표기로는 틀린 것이다.

   ($P_{2c}/P_{2}=s$)

   처음이라면

   유도 전동기(전기를 받아 빙글빙글 도는 모터)에 들어온 에너지 중 일부는 열로 사라져요. 이때 '2차 효율'은 "들어온 에너지 중 얼마나 실제로 회전에 쓰였나?"를 묻는 비율입니다.

   쉽게 말해:

   2차 효율 = 남은 힘 ÷ 전체 힘

   수식으로는:

   $\eta_2 = \frac{P_o}{P_2}$ (출력 ÷ 2차 입력)

   슬립 s가 커질수록 손실이 커지니, 남은 비율은:

   $\eta_2 = 1 - s$

   회전 속도로 표현하면:

   $\eta_2 = \frac{N}{N_s}$

   그런데 ②번 $\frac{P_{2c}}{P_2}$는 '잃어버린 에너지(2차 동손) ÷ 전체'라서 효율이 아니라 오히려 손실률, 즉 슬립 s에 해당해요.

   이런 문제가 나오면 → 동손($P_{2c}$)이 들어간 식은 효율이 아니라 '손실률(슬립)'이라고 의심하자.

   한 걸음 더

   2차 효율: $\eta_2 = \frac{P_o}{P_2} = 1 - s = \frac{N}{N_s}$

   2 $\frac{P_{2c}}{P_2}$는 2차 동손을 2차 입력으로 나눈 값으로, $\frac{P_{2c}}{P_2} = s$(슬립, 손실률)에 해당하므로 효율 표기가 아니다.

   이 유형 패턴: 유도 전동기에서 $P_2 = P_o + P_{2c}$, 즉 2차 입력 = 출력 + 동손 관계를 이용해 효율과 손실률을 구분한다.

   시험 꿀팁: 동손($P_{2c}$)이 분자에 있으면 손실률(=s), 출력($P_o$)이 분자에 있으면 효율(=1-s)이다.

   • 유도전동기 슬립
   • 유도전동기 2차 효율
2. 문항 2 전기기기 · 유도전동기

   다음 중 농형 유도 전동기의 기동법이 아닌 것은?

   1. Y−Δ 기동법
   2. 2차 저항법
   3. 리액터 기동법
   4. 기동 보상기법

   정답과 해설

   정답 2번

   농형 유도전동기는 회전자가 막대 모양으로 단락된 구조라 외부 저항을 못 붙이므로, 2차 저항법(권선형 전용)이 정답(기동법이 아닌 것)이다.

   풀이

   정답 근거: 2차 저항법은 회전자 슬립링을 통해 외부 저항을 조절하여 기동토크를 높이는 방식으로, 권선형 유도전동기에서만 가능하다.

   농형 유도전동기는 회전자가 단락된 구조라 외부 저항 삽입이 불가능하므로 이 기동법을 사용할 수 없다.

   오답 소거: Y-Δ 기동법, 리액터 기동법, 기동보상기법은 모두 농형 유도전동기의 대표적인 기동법이다.

   핵심 개념: 농형=Y-Δ·리액터·기동보상기, 권선형=2차저항법·2차임피던스법.

   암기팁: '슬립링이 있어야 2차저항 조절 가능=권선형 전용'으로 기억.

   처음이라면

   선풍기나 펌프 같은 전동기를 처음 켤 때 큰 전류가 흘러서 문제가 생길 수 있어요. 그래서 전동기마다 '기동법(시작을 부드럽게 하는 방법)'을 골라 쓰는데, 전동기 종류에 따라 쓸 수 있는 방법이 다릅니다.\n\n농형(다람쥐 오금 모양의 회전자를 쓰는 전동기)은 회전자가 통째로 단락(막대가 양끝에서 연결된 상태)되어 있어서 외부에 저항을 연결할 수 없어요.\n\n반면 권선형(회전자에 코일을 감고 슬립링이라는 고리가 달린 전동기)은 슬립링을 통해 밖에서 저항을 연결할 수 있습니다.\n\n2차 저항법은 바로 이렇게 '회전자 쪽에 저항을 연결하는 방법'이라 농형에서는 불가능합니다.\n\n나머지 Y−Δ 기동법, 리액터 기동법, 기동 보상기법은 전부 1차(전원) 쪽에서 전압을 낮추는 방식이라 농형에서 씁니다.\n\n이런 문제가 나오면 → '농형 = Y−Δ·리액터·기동보상기, 권선형 = 2차 저항법'으로 외우면 됩니다.

   한 걸음 더

   농형 유도전동기의 기동법은 전원(1차) 측에서 전압을 낮추는 방식: Y−Δ 기동, 리액터 기동, 기동 보상기법이다.\n\n2차 저항법은 슬립링을 통해 회전자(2차) 회로에 외부 저항을 삽입하는 방식이므로 권선형 전용이고, 농형은 회전자가 단락봉 구조라 적용 불가 → 정답 ②.\n\n오답 소거: ①③④는 모두 농형의 대표적 감압 기동법.\n\n이 유형 패턴: 농형=1차 측 전압 조절, 권선형=2차 저항법.\n\n꿀팁: '슬립링이 있어야 2차 저항 조절 가능' 한 문장으로 암기.

3. 문항 3 전기기기 · 유도전동기

   3상 유도전동기의 회전 방향을 바꾸기 위한 방법은?

   1. 3상의 3선 접속을 모두 바꾼다.
   2. 3상의 3선 중 2선의 접속을 바꾼다.
   3. 3상의 3선 중 1선에 리액턴스를 연결한다.
   4. 3상의 3선 중 2선에 같은 값의 리액턴스를 연결한다.

   정답과 해설

   정답 2번

   3상 유도전동기의 회전 방향을 바꾸려면 3상 전원선 중 아무 2선만 서로 바꿔주면 된다.

   풀이

   정답 근거: 3상 유도전동기의 회전 방향을 바꾸려면 3상 전원 중 임의의 2선의 접속을 서로 바꾸어 회전자계의 방향을 반대로 만들면 된다.

   오답 소거: 3선을 모두 바꾸면 회전자계 방향이 그대로 유지되며, 리액턴스를 연결하는 방법은 회전 방향 전환과 직접 관련이 없다.

   핵심 개념: 3상 전동기 역회전=임의의 2선 교체(3선 모두 교체 시 원상복구).

   암기팁: '2선만 바꾸면 방향이 바뀐다, 3선 다 바꾸면 제자리'로 기억한다.

   처음이라면

   선풍기 방향을 반대로 돌리고 싶다면 모터 안의 자석 방향을 반대로 만들면 되겠죠? 3상 유도전동기(전기로 돌아가는 회전 기계)도 마찬가지예요.

   3상 전원은 3개의 선이 각기 다른 순서로 전기를 보내면서 '회전자계'(공중에서 빙글빙글 도는 자기장)를 만듭니다.

   이 도는 방향을 반대로 하려면?

   → 3개 선 중 아무거나 2개만 서로 바꿔 연결하면 됩니다.

   그러면 전기가 도는 순서가 반대가 되어 회전자계도 반대로 돌아요.

   주의! 3개 선을 전부 바꾸면?

   → 순서가 다시 원래대로라 방향이 그대로예요. (a-b-c가 c-a-b로 바뀐 것뿐)

   리액턴스(전기의 흐름을 막는 부품)를 다는 건 방향 전환과 상관없어요.

   이런 문제가 나오면 → '역회전 = 2선 교체, 3선 다 바꾸면 제자리'로 외우세요!

   한 걸음 더

   3상 유도전동기의 역회전(방향 전환)은 임의의 2선을 교환하여 상회전 순서(a-b-c → a-c-b)를 반대로 만들면 된다.

   ① 3선 모두 교환: 상 순서가 사이클론틱하게 유지되어 회전자계 방향 불변.

   ③, ④ 리액턴스 연결: 기동용이나 위상 조정 목적이며 방향 전환과 무관.

   이 유형 패턴: 3상 전동기 방향 전환 = 2선 교체. 꿀팁: '2선 바꾸면 역회전, 3선 바꾸면 원상복구'로 암기.

   • 유도전동기
4. 문항 4 전기기기 · 유도전동기

   3상 유도전동기의 1차 입력 60 [kW], 1차 손실 1[kW], 슬립 3[%]일 때 기계적 출력 [KW]은?

   1. 62
   2. 60
   3. 59
   4. 57

   정답과 해설

   정답 4번

   2차 입력 = 60−1 = 59kW, 기계적 출력 = (1−s)P₂ = 0.97×59 ≈ 57kW이다.

   풀이

   2차 입력($P_{2}$)은 1차 입력($P_{1}$)에서 1차 손실($P_{loss1}$)을 뺀 값입니다. $P_{2}$=$P_{1}$−$P_{loss1}$=60[kW]−1[kW]=59[kW] 기계적 출력($P_{0}$)은 2차 입력($P_{2}$)과 슬립(s)을 이용하여 다음과 같이 계산합니다.

   $P_{0}$=(1−s)$P_{2}$ s=3[%]=0.03. $P_{0}$=(1−0.03)×59[kW]=0.97×59[kW]=57.23[kW]≈57[kW]

   처음이라면

   유도전동기에서 1차 입력이 전부 2차로 전달되지는 않습니다. 1차 권선의 손실만큼 빠지고 나머지가 2차 입력 P₂로 넘어갑니다.

   먼저 2차 입력을 구합니다. P₂ = 1차입력 − 1차손실 = 60 − 1 = 59kW.

   기계적 출력은 2차 입력에서 슬립 s만큼(2차 동손) 빼면 됩니다. s=0.03이므로 P₀=(1−s)×P₂=0.97×59=57.23 ≈ 57kW → ④. 59kW를 고르면 (1−s) 곱을 빠뜨린 것이고, 62kW는 손실을 더해 버린 실수입니다.

   이런 문제가 나오면 → '1차입력 −1차손실 =2차입력, ×(1−s) =출력' 순서로 계산하라.

   한 걸음 더

   P₂ = 60−1 = 59kW, P₀ = (1−s)P₂ = 0.97×59 ≈ 57kW → ④

   62는 손실을 더했고, 59는 (1−s)를 곱하지 않은 2차 입력, 60은 아무 계산도 안 한 원값이다.

   이 유형은 '1차입력 → 2차입력 → 출력' 에너지 흐름을 두 단계만 거치면 끝나는 패턴이다.

   꿀팁: "60−1=59, 59×0.97" — 두 번의 암산으로 즉답 가능하다.

5. 문항 5 전기기기 · 유도전동기

   슬립이 0.05이고 전원 주파수가 $60\text{Hz}$인 유도전동기의 회전자 회로의 주파수 $[\text{Hz}]$는?

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

   정답과 해설

   정답 3번

   유도전동기 회전자 회로의 주파수는 '슬립 × 전원 주파수'이므로 0.05×60=3Hz다.

   풀이

   정답 근거: 유도전동기 회전자 회로의 주파수는 슬립과 전원 주파수의 곱으로 결정되며, $f_2=sf_1=0.05\times60=3[\text{Hz}]$가 된다.

   오답 소거: 1, 2, 4Hz는 슬립 값을 잘못 곱하거나 계산 실수로 나온 값이다.

   핵심 공식: 회전자(2차) 주파수 $f_2=sf_1$ (슬립 s, 1차 주파수 $f_1$).

   암기팁: '2차 주파수=슬립×1차 주파수'로 간단한 곱셈 관계임을 기억.

   처음이라면

   회전목마를 타고 있을 때, 목마가 나보다 조금 느리게 도는 것처럼 유도전동기도 회전자(도는 부분)가 자기장보다 약간 느리게 돌아요. 그 '조금 느린 정도'를 슬립(s, 미끄러짐 비율)이라고 부릅니다.

   회전자 회로에서 느껴지는 주파수(1초에 몇 번 변하는지)는 슬립이 클수록 커져요.

   계산은 그냥 곱셈 하나입니다:

   회전자 주파수 = 슬립 × 전원 주파수

   = 0.05 × 60

   = 3 [Hz]

   이런 문제가 나오면 → '회전자 주파수 = s × f' 공식에 숫자만 넣어 곱하면 끝!

   한 걸음 더

   핵심 공식: 회전자(2차) 주파수 $f_2 = s f_1$

   풀이: $f_2 = 0.05 \times 60 = 3\,\text{Hz}$

   오답 분석: ①, ②, ④는 슬립을 잘못 적용(예: 0.02, 0.03 등)했을 때 나오는 값이다.

   이 유형 패턴: '슬립 + 전원 주파수'가 주어지면 무조건 $f_2=sf_1$ 곱셈 문제.

   꿀팁: 슬립 0.05 = 5%이므로 60의 5% = 3으로 빠르게 계산 가능. 유도전동기 문제에서 $f_2$, $E_2$, $X_2$는 모두 슬립을 곱하는 구조라는 점을 기억하면 응용에도 강하다.

   • 유도전동기 슬립
6. 문항 6 전기기기 · 유도전동기

   슬립이 일정한 경우 유도전동기의 공급 전압이 $\frac{1}{2}$로 감소되면 토크는 처음에 비해 어떻게 되는가?

   1. 2배가 된다.
   2. 1배가 된다.
   3. $\frac{1}{2}$로 줄어든다.
   4. $\frac{1}{4}$로 줄어든다.

   정답과 해설

   정답 4번

   유도전동기 토크는 전압 제곱에 비례(T∝V²)하여 ½전압이면 ¼토크가 된다.

   풀이

   정답 근거: 유도전동기의 토크는 공급 전압의 제곱에 비례한다: $T\propto V^2$. 전압이 $\frac12$로 감소하면 토크는 $\left(\frac12\right)^2=\frac14$로 줄어든다.

   오답 소거: 2배·1배·$\frac{1}{2}$배는 전압과 토크의 관계를 1차 비례(선형)로 잘못 적용한 값이다.

   핵심 공식: $T\propto V^2$ (슬립 일정 시).

   암기팁: '유도전동기 토크는 전압 제곱에 비례' — 전압이 조금만 낮아져도 토크는 훨씬 크게 줄어든다는 점에 주의한다(전압 강하 시 기동 실패의 원인).

   처음이라면

   유도전동기(전기로 회전하는 모터)의 토크(비틀림 돌림힘)와 전압의 관계를 묻는 문제입니다.

   핵심은 슬립(회전 속도 차이의 비율)이 일정할 때 토크 T는 전압 V의 제곱에 비례한다는 것입니다. T∝V²이므로 전압이 ½이 되면 T=(½)²=¼로 줄어듭니다.

   전압이 반으로 떨어졌다고 토크도 반(③번)이 되는 것이 아닙니다. 제곱이 붙어 훨씬 크게 줄어드는데, 실제로 전압 강하 시 모터가 힘을 못 써 기동에 실패하는 원인이 되기도 합니다.

   이런 문제가 나오면 → '유도전동기 토크 ∝ 전압²'부터 먼저 떠올리세요.

   한 걸음 더

   슬립 일정 시 T∝V²이므로 V가 ½이면 T=(½)²=¼로 감소.

   오답 2배·1배·½은 전압-토크 관계를 선형 비례로 잘못 본 함정이다.

   전압 변화 문제는 '제곱 비례' 여부가 핵심 패턴이다.

   꿀팁: '전압 반 → 토크 4분의 1'로 묶어 외우면 반사적으로 풀린다.

   • 3상 유도전동기의 토크
   • 유도전동기 슬립
7. 문항 7 전기기기 · 유도전동기

   200V, 50Hz, 8극, 15KW의 3상 유도전동기에서 전부하 회전수가 720rpm 이면 이 전동기의 2차 효율은 몇 % 인가?

   1. 86
   2. 96
   3. 98
   4. 100

   정답과 해설

   정답 2번

   동기속도 750rpm과 실제 회전수 720rpm의 비율이 곧 2차 효율이므로 720/750 = 96%이다.

   풀이

   정답 근거: 동기속도 $N_s=\frac{120f}{P}=\frac{120\times50}{8}=750[\text{rpm}]$이다.

   슬립 $s=\frac{N_s-N}{N_s}=\frac{750-720}{750}=0.04$이다.

   2차 효율 $\eta_2=(1-s)\times100=(1-0.04)\times100=96[\%]$이다.

   오답 소거: ①86, ③98, ④100은 슬립 계산을 잘못하거나(다른 극수·주파수 대입) 반올림 오차로 나오는 값들이다.

   핵심 공식: $N_s=\frac{120f}{P}$, $s=\frac{N_s-N}{N_s}$, 2차효율 $\eta_2=(1-s)\times100[\%]=\frac{N}{N_s}\times100$.

   암기팁: '2차효율=(1-슬립)×100=회전수/동기속도×100'으로 암기한다.

   처음이라면

   에스컬레이터가 있는데, 계단을 반대로 천천히 걸어 내려가면 실제로는 에스컬레이터 속도보다 조금 느리게 움직이게 되죠. 유도전동기(전기로 돌아가는 모터)도 마찬가지로, 이론상 최고 속도인 동기속도(에스컬레이터 속도)보다 실제 회전수가 조금 느립니다.

   1단계: 동기속도(이론상 최고 속도) 구하기

   $N_s = \frac{120 \times 50}{8} = 750$ rpm

   2단계: 슬립(속도가 얼마나 못 미치는지 비율) 구하기

   $s = \frac{750 - 720}{750} = 0.04$

   3단계: 2차 효율(모터가 이론 속도 대비 얼마나 잘 도는지) 구하기

   $\eta_2 = (1 - 0.04) \times 100 = 96$%

   참고로 2차 효율은 그냥 '실제 회전수 ÷ 동기속도'를 계산해도 됩니다. $720 ÷ 750 = 0.96$.

   이런 문제가 나오면 → '120×주파수÷극수'로 동기속도부터 구하고, 회전수와 비교해서 (1-슬립)×100을 하자.

   한 걸음 더

   동기속도: $N_s = \frac{120f}{P} = \frac{120 \times 50}{8} = 750$ rpm

   슬립: $s = \frac{750-720}{750} = 0.04$

   2차 효율: $\eta_2 = (1-s) \times 100 = 96$% (또는 $\frac{N}{N_s} \times 100 = \frac{720}{750} \times 100$)

   오답: ①86, ③98은 극수나 주파수를 잘못 대입해 동기속도 계산을 틀린 경우이다.

   이 유형 패턴: 유도전동기 문제는 무조건 $N_s = 120f/P$로 동기속도부터 구한다.

   꿀팁: 2차효율 = 회전수/동기속도 × 100으로 바로 계산하면 슬립을 거칠 필요가 없어 시간이 절약된다.

8. 문항 8 전기기기 · 유도전동기

   유도 전동기의 동기 속도가 $n_s$, 회전 속도 $n$일 때 슬립 $s$는?

   1. $s=\frac{n_s-n}{n}$
   2. $s=\frac{n-n_s}{n}$
   3. $s=\frac{n_s-n}{n_s}$
   4. $s=\frac{n_s+n}{n_s}$

   정답과 해설

   정답 3번

   슬립은 '동기 속도를 기준으로 얼마나 뒤처졌나'의 비율이므로 분모는 항상 동기 속도 $n_s$, 즉 $s=\frac{n_s-n}{n_s}$이다.

   풀이

   정답 근거: 슬립은 동기속도에 대한 속도 지연 비율로 정의되며 $s=\frac{n_s-n}{n_s}$이다.

   문제 보기 중 이 식과 정확히 일치하는 것이 정답이다.

   오답 소거: 1번은 분모·분자가 뒤바뀐 식, 2번은 분자의 부호가 반대(음수가 나올 수 있음), 4번은 분모에 덧셈이 들어가 슬립의 정의와 다르다.

   핵심 공식: 슬립 $s=\frac{n_s-n}{n_s}$, 회전속도 $n=(1-s)n_s$로도 자주 활용된다.

   암기팁: '슬립은 동기속도 대비 얼마나 뒤처졌는지의 비율'로 분모가 항상 동기속도임을 기억한다.

   처음이라면

   달리기 시합을 생각해 보세요. 친구(동기 속도 $n_s$)는 100m를 달리고 나는 90m를 달렸다면, 나는 친구 기준으로 10m 뒤처진 거죠. 유도 전동기의 회전자(전동기 안에서 도는 부분)도 자기장(동기 속도)보다 항상 조금 느리게 돕니다. 이 '뒤처진 정도'를 비율로 나타낸 것이 슬립(미끄러짐, s)입니다.

   중요한 건 '누구를 기준으로 하느냐'인데, 항상 동기 속도($n_s$)가 기준, 즉 분모입니다.

   슬립 = (동기 속도 - 실제 속도) ÷ 동기 속도

   $s=\frac{n_s-n}{n_s}$

   이런 문제가 나오면 → 분모가 $n_s$(동기 속도)인 것을 찾으면 된다.

   한 걸음 더

   슬립 정의: $s=\frac{n_s-n}{n_s}$ (분모는 항상 동기 속도 $n_s$).

   변형 공식: $n=(1-s)n_s$, $s=1-\frac{n}{n_s}$.

   오답: ①은 분모가 $n$으로 잘못됨, ②는 분자 부호가 반대로 슬립이 음수가 됨, ④는 덧셈이라 정의 자체가 틀림.

   이 유형 패턴: '분모 = 동기 속도 $n_s$'만 기억하면 보기가 여러 개여도 바로 소거된다.

   꿀팁: 슬립은 보통 0~1 사이(퍼센트로는 2~7%) 값이므로, 계산 결과가 그 범위를 벗어나면 공식을 잘못 쓴 것이다.

   • 유도전동기 슬립
9. 문항 9 전기기기 · 유도전동기

   단상 유도 전동기 중 반발 기동형, 콘덴서 기동형, 분상 기동형, 셰이딩 코일형이 있을 때, 기동 토크가 큰 것부터 옳게 나열한 것은?

   1. 반발 기동형 > 콘덴서 기동형 > 분상 기동형 > 셰이딩 코일형
   2. 콘덴서 기동형 > 반발 기동형 > 분상 기동형 > 셰이딩 코일형
   3. 분상 기동형 > 콘덴서 기동형 > 반발 기동형 > 셰이딩 코일형
   4. 셰이딩 코일형 > 분상 기동형 > 콘덴서 기동형 > 반발 기동형

   정답과 해설

   정답 1번

   단상 유도 전동기의 기동 토크 크기는 '반발 > 콘덴서 > 분상 > 셰이딩 코일' 순서로, 그냥 외우는 순서 문제다.

   풀이

   정답 근거: 단상 유도전동기의 기동토크 크기는 브러시를 이용해 큰 토크를 내는 반발기동형이 가장 크고, 그 다음 콘덴서기동형, 분상기동형 순이며, 회전자계 형성이 가장 약한 셰이딩코일형이 가장 작다.

   따라서 옳은 순서는 '반발기동형>콘덴서기동형>분상기동형>셰이딩코일형'이다.

   오답 소거: 이 순서를 뒤바꾸거나 다른 방식을 끼워 넣은 나열은 실제 기동토크 크기와 맞지 않는다.

   핵심 공식: 없음(방식별 비교 문제).

   암기팁: '반-콘-분-셰' 순서로 기동토크 큰 순서를 암기한다.

   처음이라면

   단상 유도 전동기(전기로 돌아가는 모터)는 여러 가지 방식으로 시동을 거는데, 시동 힘(기동 토크)이 세기가 다릅니다.

   쉽게 비유하면 자동차 시동 걸기인데, 어떤 방식은 힘차게 확 돌아가고 어떤 방식은 빈약하게 돌아가는 겁니다.

   힘 순서는 딱 하나의 암기 공식입니다.

   반발 기동형 (브러시로 큰 힘을 내는 방식, 가장 셈)

   > 콘덴서 기동형 (축전지로 시동 보조)

   > 분상 기동형 (보조 코일로 시동)

   > 셰이딩 코일형 (가장 간단하지만 힘이 가장 약함)

   '반콘분셰'라고 소리 내어 세 번 읽어보세요.

   이런 문제가 나오면 → 선택지에서 '반발'이 첫 번째, '셰이딩'이 마지막인 것을 찾으면 됩니다.

   한 걸음 더

   단상 유도전동기 기동토크 크기 순서는 암기 사항이다.

   반발기동형 > 콘덴서기동형 > 분상기동형 > 셰이딩코일형

   브러시를 이용한 반발기동형이 가장 크고, 회전자계 형성이 가장 약한 셰이딩코일형이 가장 작다.

   ②③④는 순서를 뒤섞은 것으로 실제 토크 특성과 맞지 않다.

   이 유형 패턴: '반-콘-분-셰' 순서만 외우면 어떤 변형 문제도 다 풀린다.

   시험 꿀팁: 1번에 '반발', 4번에 '셰이딩'이 오는 배열을 외워두면 선택지에서 바로 찾을 수 있다.

   • 단상 유도전동기 기동토크 순서
   • 단상유도전동기 기동 토크 크기 순서
10. 문항 10 전기기기 · 유도전동기

    회전자 입력 10kW, 슬립 $4\%$인 3상 유도전동기의 2차 동손은 몇 $\text{kW}$인가?

    1. 9.6
    2. 4
    3. 0.4
    4. 0.2

    정답과 해설

    정답 3번

    유도전동기의 2차 동손은 회전자 입력에 슬립을 곱한 값이므로 10kW × 0.04 = 0.4kW이다.

    풀이

    2차 동손 $\text{P}_{c2}$는 회전자 입력 $\text{P}_2$와 슬립 $\text{S}$의 곱이다[cite: 126, 128].

    $\text{P}_{c2} = \text{S}\text{P}_2 = 0.04 \times 10 \text{ kW} = 0.4 \text{ kW}$.

    처음이라면

    유도전동기는 '조금 미끄러지듯(슬립)' 회전하는 전동기예요. 이 미끄러지는 만큼의 에너지가 열로 손실되는데, 그것이 바로 2차 동손(회전자 쪽에서 열로 없어지는 손실)입니다.

    생각: 회전자에 들어온 힘(회전자 입력) 중 슬립만큼이 열로 사라진다!

    말로 풀기: 2차 동손 = 회전자 입력 × 슬립

    수식으로: $P_{c2} = s \times P_2$

    계산:

    $P_{c2} = 0.04 \times 10$

    $= 0.4 \text{ kW}$

    정답은 ③번!

    이런 문제가 나오면 → '2차 동손'이 보이면 회전자 입력 × 슬립을 바로 떠올리자!

    한 걸음 더

    핵심 공식: $P_{c2} = s P_2$ (2차 동손 = 슬립 × 회전자 입력)

    풀이:

    $P_{c2} = 0.04 \times 10 = 0.4 \text{ kW}$ → ③

    오답 분석: ① 9.6kW는 기계적 출력 $P_2(1-s) = 10 \times 0.96$로, 2차 출력을 구한 실수. ② 4는 %를 그대로 쓴 오류.

    이 유형 패턴: 유도전동기에서 입력·동손·출력 관계는 $P_2 : P_{c2} : P_m = 1 : s : (1-s)$ 비율로 외우면 빠르다.

    시험 꿀팁: '동손은 슬립과 함께' — s가 붙는 양은 2차 동손뿐이라는 점을 기억하면 헷갈리지 않는다.

11. 문항 11 전기기기 · 유도전동기

    슬립 $4[\%]$인 유도 전동기에서 동기 속도가 $1,200[\text{rpm}]$일 때 전동기의 회전 속도 $[\text{rpm}]$는?

    1. 697
    2. 1,051
    3. 1,152
    4. 1,321

    정답과 해설

    정답 3번

    유도 전동기는 동기 속도보다 약간 느리게 도는데, 슬립 4%라는 건 동기 속도의 96%만큼 돈다는 뜻이므로 $1,200 \times 0.96 = 1,152$[rpm]이 정답이다.

    풀이

    정답 근거: 회전속도는 동기속도와 슬립의 관계로 $N=N_s(1-s)$이다.

    주어진 값 $N_s=1200rpm, s=0.04$를 대입하면 $N=1200\times(1-0.04)=1200\times0.96=1152rpm$이다.

    오답 소거: 697·1051·1321rpm은 슬립을 잘못 적용하거나(더하기 등) 계산 순서를 틀린 값이다.

    핵심 공식: $N=N_s(1-s)$, 슬립 $s=\frac{N_s-N}{N_s}$의 역변형.

    암기팁: '슬립이 작을수록 회전속도는 동기속도에 가까워진다'로 감을 잡고 검산한다.

    처음이라면

    에스컬레이터가 위로 가는데 사람이 살짝 뒤로 걷는다고 생각해 보세요. 에스컬레이터 속도가 '동기 속도', 사람의 실제 속도가 '회전 속도'입니다. 유도 전동기(전기로 도는 모터)는 회전자가 자기장을 따라잡지 못해서 항상 동기 속도보다 조금 느리게 돌아요. 그 차이를 비율로 나타낸 게 슬립(s, 미끄러짐 정도)입니다.

    슬립 4%는 '동기 속도의 4%만큼 느리다'는 뜻이에요.

    그러니 실제 회전 속도는 동기 속도의 96%(=100%-4%)가 됩니다.

    말로 풀면: 1,200에서 4%를 뺀 값.

    계산:

    $N = 1,200 \times (1 - 0.04)$

    $= 1,200 \times 0.96 = 1,152$[rpm]

    이런 문제가 나오면 → '동기 속도 × (1 - 슬립)'만 기억하면 된다.

    한 걸음 더

    공식: $N = N_s(1-s)$

    대입: $N = 1,200 \times (1-0.04) = 1,200 \times 0.96 = 1,152$[rpm]

    오답 분석: ①697, ②1051은 슬립을 잘못 곱하거나 극수 계산 착오, ④1321은 $1+s$로 더한 값이다.

    이 유형 패턴: 슬립 %가 나오면 소수로 바꿔 $N_s(1-s)$에 대입하는 1단계 계산 문제.

    꿀팁: 슬립이 작으면(4%) 회전 속도는 동기 속도에 '아주 가까워야' 한다 → 1,152가 눈에 들어오면 바로 정답.

    • 유도전동기 슬립
    • 동기속도
12. 문항 12 전기기기 · 유도전동기

    슬립 S=5%, 2차 저항 $r_{2}=0.1[\Omega]$인 유도 전동기의 등가저항 $R[\Omega]$은 얼마인가?

    1. 0.4
    2. 0.5
    3. 1.9
    4. 2

    정답과 해설

    정답 3번

    유도전동기 등가 부하저항 R=r₂(1−s)/s, s=0.05·r₂=0.1Ω이면 1.9Ω이다.

    풀이

    정답 근거: 유도전동기의 등가부하저항(2차 회로를 1차 환산 시 나타나는 기계적 출력에 대응하는 저항)은 $R=r_2\left(\frac{1-s}{s}\right)$이다.

    주어진 값 $r_2=0.1\Omega, s=0.05$를 대입하면 $R=0.1\times\frac{1-0.05}{0.05}=0.1\times\frac{0.95}{0.05}=0.1\times19=1.9\Omega$이 되어 3번이 정답이다.

    오답 소거: 0.4·0.5·2Ω은 슬립 계산이나 분수 계산을 잘못 처리한 값이다.

    핵심 공식: 등가저항(기계적 출력에 대응) $R=r_2\left(\frac{1-s}{s}\right)$, 이는 유도전동기 등가회로에서 슬립에 따라 변하는 부하저항을 나타낸다.

    암기팁: '슬립이 작을수록 등가저항은 커진다'는 반비례 감을 기억한다.

    처음이라면

    유도 전동기는 회전자(2차 회로)가 돌면서 기계적 일을 하는데, 등가회로에서 이 출력을 '가상의 저항'으로 바꿔 놓은 것이 등가 부하저항 R입니다.

    공식은 R = r₂ × (1−s)/s입니다. r₂는 2차 저항, s는 슬립입니다. 슬립 5%는 0.05로 소수로 바꿔 대입하는 것이 핵심입니다.

    대입하면 R = 0.1 × (1−0.05)/0.05 = 0.1 × 0.95/0.05 = 0.1 × 19 = 1.9[Ω] → ③번이 정답입니다.

    0.4·0.5·2Ω은 슬립을 % 그대로 쓰거나 분수 계산을 잘못한 값입니다.

    이런 문제가 나오면 → 슬립 %를 소수(0.05)로 바꾸고 r₂(1−s)/s 공식에 대입하라.

    한 걸음 더

    R=r₂(1−s)/s=0.1×0.95/0.05=0.1×19=1.9Ω → ③

    나머지는 슬립을 %로 그대로 쓰거나 (1−s) 처리를 잘못한 계산 착오 값들이다.

    이 유형은 '슬립 소수 환산 + 등가저항 공식' 대입 패턴으로 반복 출제된다.

    꿀팁: 슬립은 반드시 0.05처럼 소수로, 's가 작으면 R은 커진다(반비례)' 감을 함께 기억하라.

13. 문항 13 전기기기 · 유도전동기

    유도 전동기의 회전자에 슬립 주파수와 전압을 공급하여 속도 제어를 하는 방법은?

    1. 주파수 변환법
    2. 2차 여자법
    3. 극수 변환법
    4. 2차 저항법

    정답과 해설

    정답 2번

    회전자(2차측)에 슬립 주파수 전압을 공급해 슬립을 조절하는 속도제어는 2차 여자법이다.

    풀이

    정답 근거: 2차 여자법은 권선형 유도전동기의 회전자(2차측)에 슬립 주파수와 같은 주파수의 전압을 외부에서 공급하여 슬립을 조정함으로써 광범위하고 효율적인 속도 제어를 하는 방법이다.

    오답 소거: 주파수 변환법은 1차측 주파수 변경, 극수 변환법은 고정자 권선의 극수 전환, 2차 저항법은 회전자에 저항을 삽입하는 방법으로 슬립 주파수 전압 공급과는 원리가 다르다.

    핵심 개념: 2차 여자법은 크레머 방식·세르비우스 방식 등으로 실현되며 손실 없이 광범위한 속도제어가 가능하다.

    암기팁: '2차에 여자(전압)를 넣어 슬립을 직접 조절'로 이름 그대로 기억한다.

    처음이라면

    권선형 유도전동기는 회전자(2차측) 회로를 슬립링을 통해 밖으로 끌어낼 수 있어, 외부에서 회전자에 전압을 넣어줄 수 있습니다.

    이때 공급하는 전압은 회전자 회로가 실제로 느끼는 주파수, 즉 슬립 주파수와 같아야 합니다. 이렇게 회전자에 슬립 주파수 전압을 넣어 슬립을 직접 조절하는 방법이 '2차 여자법'이며, 크레머 방식·세르비우스 방식이 여기에 해당하고 손실이 적은 광범위 속도 제어가 가능합니다.

    2차 저항법은 회전자에 그저 저항을 삽입하는 방법이라 저항에서 손실이 생긴다는 점이 다릅니다.

    이런 문제가 나오면 → '회전자 + 슬립 주파수 전압 공급'이라는 표현이 보이면 곧바로 2차 여자법을 고릅니다.

    한 걸음 더

    2차 여자법은 권선형 유도전동기 회전자에 슬립 주파수와 같은 주파수의 전압을 공급해 슬립을 조절하는 속도제어 → ②

    주파수 변환(1차측 f 제어), 극수 변환(고정자 권선 전환), 2차 저항(저항 삽입)은 원리가 달라 소거된다.

    '회전자 + 슬립 주파수' 키워드가 나오면 무조건 2차 여자법이다.

    꿀팁: 이름 그대로 '2차(회전자)에 여자 전압을 넣는다'로 암기.

14. 문항 14 전기기기 · 유도전동기

    3상 유도전동기의 운전 중 급속 정지가 필요할 때 사용하는 제동방식은?

    1. 단상제동
    2. 회생제동
    3. 발전제동
    4. 역상제동

    정답과 해설

    정답 4번

    급속 정지가 필요하면 역상제동(플러깅) — 전선 2개를 바꿔 회전 방향을 반대로 만들어 급브레이크를 건다.

    풀이

    정답 근거: 역상제동(플러깅)은 3상 유도전동기의 전원 3선 중 2선의 접속을 바꿔 회전자계 방향을 반대로 만들어 강한 제동력으로 급속히 정지시키는 방법이다.

    오답 소거: 발전제동은 전동기를 발전기로 동작시켜 운동에너지를 열로 소비하는 비교적 완만한 제동, 회생제동은 전력을 전원으로 되돌리는 방식, 단상제동은 일반적 표준 용어가 아니어서 '급속 정지'라는 조건에 가장 부합하는 것은 역상제동이다.

    핵심 개념: 역상제동은 제동력이 가장 크지만 완전 정지 시 전원을 반드시 차단해야 역회전을 막을 수 있다.

    암기팁: '역상=상을 반대로, 급하게 세운다'로 기억한다.

    처음이라면

    자전거를 타고 가다가 앞으로 가던 힘과 반대로 힘을 주면 급하게 멈추듯이, 모터도 회전 방향과 반대 방향의 힘을 주면 급정지할 수 있어요.

    역상제동(플러깅): 전동기에 연결된 전원 3개 선 중 2개의 순서를 바꿔서 회전 자계(모터를 돌리는 보이지 않는 힘)의 방향을 반대로 만드는 방법이에요.

    그러면 모터는 계속 돌고 싶은데 반대 힘이 세게 작용해서 아주 빠르게 멈춥니다.

    다른 방식들:

    • 회생제동: 전기를 전원에 되돌려주는 브레이크 (완만함)
    • 발전제동: 운동 에너지를 열로 바꿔서 서서히 멈춤

    즉 '급속 정지'라고 하면 제동력이 가장 센 역상제동!

    ⚠️ 주의: 완전히 멈추면 전원을 꼭 끊어야 해요. 안 끊으면 반대로 돌기 시작하거든요.

    이런 문제가 나오면 → '급속 정지, 플러깅' 키워드가 보이면 무조건 역상제동!

    한 걸음 더

    역상제동(plugging): 전원 3선 중 2선을 바꿔 회전자계를 역방향으로 만들어 가장 강한 제동력으로 급정지시킨다.

    • 회생제동: 운동에너지를 전원으로 반환, 완만
    • 발전제동: 에너지를 열로 소비, 완만

    오답 소거: ①단상제동은 표준 용어가 아니고, ②③은 '급속'이라는 조건에 부합하지 않는다.

    이 유형 패턴: 제동 문제에서 '급속 정지' → 역상제동, '전원으로 되돌림' → 회생제동.

    꿀팁: 역상제동은 완전 정지 순간에 반드시 전원 차단 필요(미차단 시 역회전) — 이것도 출제 포인트!

15. 문항 15 전기기기 · 유도전동기

    회전자 입력 10kW, 슬립 $3\%$인 3상 유도전동기의 2차 동손 $W_{c2}$는?

    1. 300
    2. 400
    3. 500
    4. 700

    정답과 해설

    정답 1번

    2차 동손은 회전자 입력에 슬립을 곱한 것, 즉 $P_{c2}=sP_2$로 구한다.

    풀이

    정답 근거: 3상 유도전동기의 2차 동손은 2차 입력과 슬립의 곱으로 구해진다: $P_{c2}=sP_2$. $P_{c2}=0.03\times10\text{kW}=0.3\text{kW}=300\text{W}$. 오답 소거: 400·500·700은 슬립을 잘못 곱하거나 2차 입력에서 기계적 출력을 뺀 값과 혼동한 것이다.

    핵심 공식: 2차 입력 $P_2$ = 2차 동손 $P_{c2}$ + 기계적 출력 $P_o$이며, $P_{c2}=sP_2$, $P_o=(1-s)P_2$. 암기팁: '슬립 s는 2차 입력 중 동손으로 소비되는 비율'이라고 기억하면 공식이 자연스럽게 나온다.

    처음이라면

    유도전동기에서 슬립(동기 속도와 실제 회전 속도의 차이 비율)이란, 전동기가 받아들인 2차 입력(회전자에 들어온 전력) 중 '손실로 빠져나가는 비율'을 뜻해요.

    그래서 2차 동손(회전자에서 열로 손실되는 전력)은 '2차 입력 × 슬립'으로 계산합니다.

    먼저 말로 표현하면: 10kW 중 3%가 손실 → 0.3kW → 300W입니다.

    $P_{c2} = s \times P_2$

    $s = 0.03$

    $P_2 = 10\text{kW} = 10000\text{W}$

    $P_{c2} = 0.03 \times 10000 = 300\text{W}$

    이런 문제가 나오면 → '동손 = 슬립 × 2차 입력' 공식 하나만 외우면 바로 풀린다.

    한 걸음 더

    공식: $P_{c2} = sP_2$, $P_o = (1-s)P_2$.

    $P_{c2} = 0.03 \times 10000 = 300\text{W}$ → ①.

    오답 ②③④는 $P_2 - P_o$ 계산 착오나 슬립을 4~7%로 잘못 적용한 경우다.

    이 유형 패턴: 회전자 입력과 슬립이 주어지면 무조건 곱셈 한 번으로 동손.

    꿀팁: '슬립 = 동손 비율'로 암기하면 기계적 출력은 $(1-s)$배로 자동 유도된다.

16. 문항 16 전기기기 · 유도전동기

    단상 유도 전동가의 기동 방법 중 기동 토크가 가장 큰 것은?

    1. 반발 기동형
    2. 분상 기동형
    3. 반발 유도형
    4. 콘덴서 기동형

    정답과 해설

    정답 1번

    단상 유도전동기 기동 방식 중 기동 토크가 가장 큰 것은 정류자와 브러시를 이용하는 반발 기동형이다.

    풀이

    정답 근거: 단상 유도전동기의 기동 방식 중 반발 기동형은 정류자와 브러시를 이용해 큰 기동토크를 발생시키는 방식으로, 여러 단상 기동 방식 중 기동토크가 가장 크다.

    오답 소거: 콘덴서 기동형, 반발 유도형, 분상 기동형은 모두 반발 기동형보다 기동토크가 작다.

    핵심 공식: 없음(기동방식별 특성 비교).

    암기팁: 기동토크가 큰 순서는 '반발기동형 > 반발유도형 > 콘덴서기동형 > 분상기동형 > 셰이딩코일형' 순으로 암기한다(반-반-콘-분-세 순서).

    처음이라면

    자전거를 처음 출발할 때 힘껏 페달을 밟아야 잘 나가듯이, 전동기도 처음 돌기 시작할 때 큰 힘(기동 토크)이 필요해요.

    단상 유도전동기(벽에서 나오는 전기로 도는 전동기)는 저절로 돌기 시작하지 못해서, 여러 가지 기동 방법을 씁니다.

    그중 '반발 기동형'은 정류자와 브러시라는 특별한 부품을 이용해 출발하는 순간 가장 큰 힘을 만들어냅니다.

    기동 토크 크기 순서는:

    반발 기동형 > 반발 유도형 > 콘덴서 기동형 > 분상 기동형

    '반-반-콘-분' 순서로 외우면 편해요.

    이런 문제가 나오면 → 기동 토크 최대를 물으면 무조건 '반발 기동형'을 고르면 됩니다.

    한 걸음 더

    단상 유도전동기 기동 토크 크기 순서: 반발기동형 > 반발유도형 > 콘덴서기동형 > 분상기동형 > 셰이딩코일형.

    반발 기동형은 정류자와 브러시를 이용해 2차회로에 의한 큰 토크를 얻는 방식으로 기동 토크가 가장 크다.

    오답: 콘덴서 기동형·분상 기동형은 주권선 외 보조권선을 이용한 방식으로 토크가 상대적으로 작다.

    이 유형 패턴: 기동토크 순서를 묻는 문제는 '반-반-콘-분-세' 암기로 즉답.

    꿀팁: 반대로 정류자·브러시가 없어 유지관리가 쉬운 것은 콘덴서 기동형 등 나머지 방식이다.

17. 문항 17 전기기기 · 유도전동기

    유도 전동기에서 슬립이 가장 큰 상태는?

    1. 무부하 운전시
    2. 경부하 운전시
    3. 정격부하 운전시
    4. 기동시

    정답과 해설

    정답 4번

    슬립은 '동기속도와 실제 회전 속도의 차이'인데, 기동 직전에는 모터가 멈춰 있어(N=0) 차이가 가장 커서 슬립이 최대(S=1)가 된다.

    풀이

    정답은 기동시이다.

    유도 전동기의 슬립 $S=\frac{N_s-N}{N_s}$는 동기속도 $N_s$와 회전자속도 $N$의 차이를 동기속도로 나눈 값이다.

    기동 시(정지 상태)에는 회전자속도 $N=0$이므로 슬립은 최댓값인 $S=1$이 되고, 회전 속도가 점점 증가할수록 슬립은 작아진다.

    무부하 운전 시에는 회전자가 동기속도에 가깝게 회전하여 슬립이 매우 작아지고(거의 0), 정격부하·경부하 상태는 그 중간 값을 가진다.

    핵심 공식: $S=\frac{N_s-N}{N_s}$이며, 기동 시 $S=1$(100%), 무부하 시 $S\approx0$이라는 두 극단값을 반드시 기억한다.

    처음이라면

    놀이기구 회전목마를 생각해 봅시다. 회전목마(동기속도, 전동기 안의 자기장이 도는 속도)는 계속 도는데, 말을 타는 사람(회전자)이 처음에는 서 있다가 점점 따라잡아 가는 것과 같아요.

    슬립(뒤처진 정도)은 '회전목마 속도에서 내 속도를 뺀 것'을 회전목마 속도로 나눈 값이에요.

    기동할 때(막 켰을 때): 모터는 아직 안 돌아요. N=0

    그래서 S = (Ns - 0) ÷ Ns = 1, 즉 100%로 가장 커요!

    무부하일 때: 모터가 거의 다 따라잡아서 슬립이 거의 0에 가까워요.

    이런 문제가 나오면 → '기동 시 슬립 = 1(최대), 무부하 시 슬립 ≈ 0(최소)' 양쪽 끝만 기억하면 돼요.

    한 걸음 더

    슬립 공식: $S=\frac{N_s-N}{N_s}$

    기동 시 $N=0$이므로 $S=1$로 최대. 무부하 시 $N \approx N_s$이므로 $S \approx 0$으로 최소.

    ① 무부하가 슬립 최소 상태이므로 반대 개념, ②③은 중간값.

    이 유형 패턴: 슬립 최대 = 기동시(S=1), 슬립 최소 = 무부하(S≈0)로 양극단만 묻는다.

    꿀팁: 슬립이 클수록 회전자에 흐르는 전류는 커진다 → 기동 전류가 가장 크다는 것과 묶어서 출제된다.

    • 유도전동기 슬립
18. 문항 18 전기기기 · 유도전동기

    4극 24홈 표준 농형 3상 유도 전동기의 매극 매상당의 홈수는?

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

    정답과 해설

    정답 1번

    매극 매상당 홈수는 총 홈수를 (극수×상수)로 나눈 값이라 24÷(4×3)=2다.

    풀이

    정답 근거: 매극 매상당 홈수(슬롯수) $q=\frac{\text{총 슬롯수}}{P\times m}$이다.

    4극, 3상이므로 $q=\frac{24}{4\times3}=\frac{24}{12}=2$이다.

    오답 소거: 6, 4, 1은 극수(P)나 상수(m)를 잘못 대입하거나 나눗셈을 잘못한 값이다.

    핵심 공식: $q=\frac{\text{총 슬롯수}}{P\times m}$ (P: 극수, m: 상수).

    암기팁: 총 슬롯수를 (극수×상수)로 나눈다는 순서를 '슬롯을 극과 상에 고르게 나눠준다'는 의미로 이해하면 잊지 않는다.

    처음이라면

    피자 24조각을 4명(극 수)에게 나눠주고, 각 사람이 다시 3개(상 수)의 그릇에 담는다면 한 그릇에 몇 조각일까요? 바로 2조각입니다. 전동기도 마찬가지예요.

    '매극 매상당 홈수(홈: 코일을 감는 홈, 슬롯)'는 홈을 극과 상에 고르게 나눈 수를 뜻합니다.

    먼저 공식: 홈수 = 총 홈수 ÷ (극수 × 상수)

    대입하면: 24 ÷ (4 × 3)

    계산: 24 ÷ 12 = 2

    정답은 ①번입니다.

    이런 문제가 나오면 → 숫자만 보이면 '총 홈수 ÷ (극수×상수)' 공식에 바로 넣자!

    한 걸음 더

    공식: $q=\frac{총 슬롯수}{P\times m}$ (P=극수, m=상수)

    $q=\frac{24}{4\times3}=\frac{24}{12}=2$ → 정답 ①

    오답 6, 4, 1은 극수·상수를 잘못 대입하거나 나눗셈 순서를 잘못한 값이다.

    이 유형 패턴: '매극 매상당 홈수' = 총 홈수 ÷ (극수×상수), 대입만 하면 끝.

    시험 꿀팁: P×m(극수×상수)을 먼저 구하고 나누는 습관을 들이면 실수가 없다.

19. 문항 19 전기기기 · 유도전동기

    고압전동기 철심의 강판 (slot)의 모양은?

    1. 반폐형
    2. 개방형
    3. 반구형
    4. 밀폐형

    정답과 해설

    정답 2번

    고압 전동기는 권선(코일)을 감고 절연물을 넣기 쉽게 슬롯이 활짝 열린 개방형을 쓴다.

    풀이

    정답 근거: 고압 전동기의 철심 슬롯은 권선을 감기 쉽고 절연물 삽입이 용이하도록 개방형(open slot)으로 제작하는 것이 일반적이다.

    오답 소거: 반폐형·반구형·밀폐형은 소형·저압기 또는 특수 목적에 쓰이며 고압 전동기의 일반적 슬롯 형태가 아니다.

    핵심 개념: 저압 소형기=반폐형 슬롯, 고압 대형기=개방형 슬롯(권선 작업성 우선).

    암기팁: '고압은 열려있다(개방형)'로 전압 크기와 슬롯 개방 정도를 연결해 암기한다.

    처음이라면

    고압 전동기는 이름 그대로 높은 전압을 쓰는 큰 전동기예요. 큰 전동기에는 두꺼운 코일(도선을 감은 것)과 두꺼운 절연물(전기가 새지 않게 막는 물질)을 넣어야 해요.

    슬롯(slot)은 철심에 파인 홈인데, 고압 전동기는 이 홈이 활짝 열린 '개방형'이에요.

    왜냐하면 홈이 열려 있어야 두꺼운 코일과 절연물을 넣기 쉽기 때문이에요. 반대로 홈이 좀 막혀 있는 '반폐형'은 작고 저압인 전동기에 써요.

    암기: "고압은 열려 있다(개방형), 저압 소형은 반쯤 닫혀 있다(반폐형)"

    이런 문제가 나오면 → 고압·대형 전동기 = 개방형 슬롯, 저압·소형 전동기 = 반폐형 슬롯으로 구분하면 돼요.

    한 걸음 더

    고압 전동기는 권선 삽입 및 절연 시공이 쉬운 개방형(open slot) 슬롯을 사용한다.

    오답: 반폐형·밀폐형은 저압 소형기에 주로 쓰이고, '반구형'은 존재하지 않는 슬롯 형태다.

    이 유형 패턴: 전동기 슬롯 형태 문제는 전압 크기와 연결 — 고압=개방형, 저압 소형=반폐형.

    시험 꿀팁: '고압은 열려있다'로 암기하면 반폐형과 헷갈리지 않는다.

20. 문항 20 전기기기 · 유도전동기

    다음 중 역률이 좋은 단상 유도 전동기는?

    1. 콘덴서 구동형
    2. 분상 기동형
    3. 반발 기동형
    4. 콘덴서 기동형

    정답과 해설

    정답 1번

    콘덴서 구동형은 운전 중에도 콘덴서가 상시 접속되어 단상 유도 전동기 중 역률이 가장 좋다.

    풀이

    정답 근거: 콘덴서 구동형(콘덴서 운전형)은 운전 중에도 콘덴서가 회로에 상시 연결되어 있어 단상 유도 전동기 중 역률이 가장 좋다.

    오답 소거: 콘덴서 기동형은 기동이 끝나면 원심력 스위치로 콘덴서가 분리되므로 운전 중 역률 개선 효과가 없다. 분상·반발 기동형도 운전 중 역률 개선 요소가 없다.

    암기팁: 역률·효율이 좋은 단상 전동기 = 콘덴서를 '계속 물고 도는' 구동(운전)형.

    처음이라면

    단상 유도 전동기는 단상 전원만으로는 회전 자계가 만들어지지 않아 기동용 장치가 필요합니다. 그중 콘덴서 구동형(콘덴서 운전형)은 콘덴서를 기동할 때뿐 아니라 운전 중에도 계속 회로에 연결해 둡니다. 콘덴서는 진상 전류를 흘려주는 역할을 하므로 운전 내내 역률을 개선해 주어, 단상 유도 전동기 중 역률과 효율이 가장 좋습니다.

    반면 콘덴서 기동형은 기동이 끝나면 원심력 스위치가 콘덴서를 회로에서 분리해 버립니다. 그래서 운전 중에는 역률 개선 효과가 사라집니다. 분상 기동형과 반발 기동형은 애초에 콘덴서가 없으므로 역률 개선 요소가 없습니다.

    이런 문제가 나오면 → "역률·효율이 좋다"는 문구가 보이면 콘덴서를 계속 물고 도는 '콘덴서 구동형'을 고르세요.

    한 걸음 더

    콘덴서 구동형은 운전 중에도 콘덴서가 상시 접속되어 진상 전류로 역률을 개선하므로 단상 유도 전동기 중 역률이 가장 우수하다.

    콘덴서 기동형은 기동 후 원심력 스위치로 콘덴서가 분리되어 운전 중 역률 개선 효과가 없고, 분상·반발 기동형도 개선 요소가 없다.

    '역률·효율이 좋은 전동기'를 물으면 콘덴서 구동형이 답으로 나오는 고정 패턴이다.

    꿀팁: 기동할 때만 쓰면 '기동형', 계속 쓰면 '구동형' — 역률 좋은 것은 구동형.

    • 단상 유도전동기 기동형
21. 문항 21 전기기기 · 유도전동기

    다음 중 기동 토크가 가장 큰 전동기는?

    1. 분상 기동형
    2. 콘덴서 모터형
    3. 세이딩 코일형
    4. 반발 기동형

    정답과 해설

    정답 4번

    단상 유도전동기 중 기동 토크(처음 돌아가는 힘)가 가장 큰 것은 반발 기동형이다.

    풀이

    정답 근거: 단상 유도전동기의 기동토크 크기는 반발 기동형이 가장 크며, 그 다음이 콘덴서 기동형, 분상 기동형, 세이딩 코일형 순으로 작아진다.

    따라서 4번(반발 기동형)이 정답이다.

    오답 소거: 분상 기동형·콘덴서 모터형·세이딩 코일형은 모두 반발 기동형보다 기동토크가 작다.

    핵심 개념: 단상 유도전동기 기동토크 순서 = 반발 기동형 > 반발유도형 > 콘덴서 기동형 > 분상 기동형 > 세이딩 코일형.

    암기팁: '반콘분세'(반발-콘덴서-분상-세이딩) 순서로 토크가 작아진다고 암기한다.

    처음이라면

    전동기가 처음 돌기 시작할 때 필요한 힘을 기동 토크(시작할 때 돌리는 힘)라고 해요. 자동차도 출발할 때 힘이 제일 많이 들죠? 그것과 같아요.

    단상 전동기(가정용 전기로 도는 전동기)에는 여러 종류가 있는데, 기동 토크 크기 순서가 정해져 있어요.

    반발 기동형 > 콘덴서 기동형 > 분상 기동형 > 세이딩 코일형

    가장 큰 건 '반발 기동형'입니다.

    '반콘분세'라고 외우면 순서가 쏙 나와요.

    이런 문제가 나오면 → '반콘분세'를 떠올려서 반발 기동형을 고르면 정답!

    한 걸음 더

    단상 유도전동기의 기동토크 크기 순서: 반발 기동형 > 콘덴서 기동형 > 분상 기동형 > 세이딩 코일형.

    따라서 정답은 ④ 반발 기동형.

    ①, ②, ③은 모두 반발 기동형보다 기동토크가 작은 방식이라 오답.

    이 유형 패턴: 단상 전동기 기동토크 순서 문제는 '반콘분세' 암기로 즉답 가능.

    시험 꿀팁: 세이딩 코일형은 기동토크가 가장 작고 주로 소형 선풍기 등에 쓰인다는 점도 함께 기억하면 좋다.

22. 문항 22 전기기기 · 유도전동기

    유도 전동기에서 회전 방향을 바꿀 수 없고, 구조가 극히 단순하며, 기동 토크가 대단히 작아서 운전 중에도 코일에 전류가 계속 흐르므로 소형 선풍기 등 출력이 매우 작은 0.05마력 이하의 소형 전동기에 사용되고 있는 것은?

    1. 셰이딩 코일형 유도 전동기
    2. 영구 콘덴서형 단상 유도 전동기
    3. 콘덴서 기동형 단상 유도 전동기
    4. 분상 기동형 단상 유도 전동기

    정답과 해설

    정답 1번

    기동 토크가 가장 작고 구조가 가장 단순하며 회전 방향을 못 바꾸는 초소형 전동기는 셰이딩 코일형 유도 전동기다.

    풀이

    정답 근거: 셰이딩 코일형 유도전동기는 회전 방향을 바꿀 수 없는 고정 회전 구조이며, 구조가 극히 간단하고 저렴하지만 기동토크가 매우 작아 0.05마력 이하의 초소형 선풍기 등에 사용된다.

    운전 중에도 셰이딩 코일에 계속 전류가 흘러 효율과 역률이 좋지 않다는 것이 일반적 특성이다.

    오답 소거: 영구 콘덴서형·콘덴서 기동형·분상 기동형은 모두 셰이딩 코일형보다 기동토크가 크고 회전 방향 전환이 가능한 구조를 갖는다.

    핵심 개념: 기동토크 최저=셰이딩 코일형(회전방향 고정, 초소형 전용).

    암기팁: '쉐이딩은 가장 약하고 가장 단순하다'로 기억한다.

    처음이라면

    선풍기를 뒤집어도 뒤로 바람이 안 나오는 것, 봤죠? 그건 회전 방향이 아예 고정된 전동기(전기를 돌리는 힘을 만드는 기계)가 돌아가기 때문이에요.

    이 문제의 힌트를 하나씩 보면:

    ① 회전 방향을 바꿀 수 없다

    ② 구조가 극히 단순하다

    ③ 기동 토크(처음 돌아가는 힘)가 매우 작다

    ④ 0.05마력 이하의 아주 작은 선풍기에 쓴다

    이 네 가지를 다 만족하는 건 셰이딩 코일형 유도 전동기뿐이에요.

    셰이딩 코일이란 철심에 두른 짧은 동선(구리선)인데, 이게 있으면 전동기가 한 방향으로만 돌게 됩니다. 그래서 방향을 바꿀 수 없고, 힘도 약해서 아주 작은 선풍기 정도에만 씁니다.

    나머지 ②③④는 콘덴서(축전기)나 보조 코일로 힘을 더 주는 방식이라 기동 토크가 크고, 출력도 커요.

    이런 문제가 나오면 → '기동 토크 최소 + 구조 최단순 + 소형 선풍기 = 셰이딩 코일형'으로 바로 답하기!

    한 걸음 더

    셰이딩 코일형 유도 전동기

    핵심 특성: 회전 방향 고정(변경 불가), 구조 극히 단순, 기동 토크 매우 작음, 운전 중에도 셰이딩 코일에 전류가 계속 흘러 효율·역률 낮음 → 0.05마력 이하 소형 선풍기용.

    오답 이유: ②③④(콘덴서형, 분상형)는 모두 기동 토크가 크고 회전 방향 전환이 가능한 구조다.

    이 유형 패턴: '기동 토크가 가장 약한 단상 전동기'는 무조건 셰이딩 코일형.

    시험 꿀팁: 셰이딩 코일형은 '가장 약하고, 가장 단순하고, 가장 작다'의 3가지로 통합 암기.

    • 셰이딩 코일형 전동기
23. 문항 23 전기기기 · 유도전동기

    단상 유도 전동기의 정회전 슬립이 s이면 역회전 슬립은?

    1. 1
    2. 1−s
    3. 2−s
    4. 1+s

    정답과 해설

    정답 3번

    정회전 슬립이 s일 때 역회전 슬립은 2−s가 된다.

    풀이

    단상 유도 전동기의 고정자가 만드는 맥동 자계(pulsating field)는 크기가 절반인 정방향·역방향의 두 회전자계로 나누어 생각할 수 있습니다(쌍회전자계 이론, double revolving field theory).

    회전자가 정방향으로 속도 $N$으로 돌고 있을 때 역방향 회전자계에 대한 상대 속도는 서로 반대 방향으로 움직이므로 $N_s + N$이 되고, 슬립 정의식 $s = \frac{N_s - N}{N_s}$에 대입하면 역회전 슬립은 $s_b = \frac{N_s + N}{N_s} = 1 + \frac{N}{N_s} = 1 + (1-s) = 2-s$가 됩니다.

    따라서 정답은 3번입니다.

    오답 소거

    • ✕ 1번(1): 슬립이 1인 것은 회전자가 멈춰 있을 때($N = 0$, 기동 순간)뿐입니다.
      회전 중에는 성립하지 않습니다.
    • ✕ 2번($1-s$): $1-s = \frac{N}{N_s}$로, 이 값은 '동기속도에 대한 회전자속도의 비(속도)'이지 슬립이 아닙니다.
      속도와 슬립을 혼동한 대표적인 함정 보기입니다.
    • ✕ 4번($1+s$): "반대 방향이니 슬립을 그대로 더하면 되겠다"는 감각적 접근에서 나오기 쉬운 오답입니다.

    처음이라면

    달리는 버스 안에서 반대 방향으로 달리는 버스를 만나면 훨씬 빠르게 스쳐 지나가는 것처럼, 회전자가 정방향으로 돌고 있을 때 역방향 회전자계(반대로 도는 자기장)와의 상대 속도는 두 속도를 더한 것처럼 커집니다.

    슬립(slip, 동기속도와 실제 회전 속도의 차이를 동기속도로 나눈 값) 공식에 넣어 볼게요.

    정회전 슬립: $s = \frac{N_s - N}{N_s}$

    역방향에 대한 상대 속도는 $N_s + N$이므로

    역회전 슬립: $\frac{N_s + N}{N_s} = 1 + \frac{N}{N_s}$

    여기서 $\frac{N}{N_s} = 1 - s$이므로

    역회전 슬립 $= 1 + (1 - s) = 2 - s$

    이런 문제가 나오면 → '역회전 슬립 = 2 − s'라고 그냥 통째로 외워두는 게 가장 빠릅니다.

    한 걸음 더

    쌍회전자계 이론에 따라 맥동 자계는 정·역방향 회전자계로 분해됩니다.

    역방향 자계에 대한 상대 속도는 $N_s + N$이므로 역회전 슬립은

    $s_b = \frac{N_s + N}{N_s} = 1 + \frac{N}{N_s} = 1 + (1-s) = 2-s$

    오답: ② $1-s$는 $\frac{N}{N_s}$, 즉 속도비로 슬립과 혼동한 함정. ④ $1+s$는 감각적 덧셈 오류.

    이 유형 패턴: '정회전 슬립 s → 역회전 슬립 2−s'는 단상 유도 전동기 단골 공식.

    꿀팁: 역회전 슬립은 항상 1보다 크다(1 < s_b < 2)는 성질로 보기 소거 가능.

24. 문항 24 전기기기 · 유도전동기

    회전자 입력을 $P_2$, 슬립을 $s$라 할 때 3상 유도 전동기의 기계적 출력의 관계식은?

    1. $s P_2$
    2. $(1-s) P_2$
    3. $s^2 P_2$
    4. $\frac{P_2}{s}$

    정답과 해설

    정답 2번

    회전자 입력 $P_2$ 중 슬립만큼($sP_2$)은 열로 손실되고, 나머지 $(1-s)P_2$가 기계적 출력이 된다.

    풀이

    정답 근거: 회전자 입력 $P_2$ 중 슬립분 $sP_2$는 2차 동손으로 소비되고 나머지 $(1-s)P_2$가 기계적 출력으로 변환됩니다.

    오답 소거: $sP_2$는 2차 동손, $s^2P_2$·$P_2/s$는 물리적 의미가 없는 식입니다.

    핵심 공식: $P_2 : P_{c2} : P_o = 1 : s : (1-s)$. 암기팁: '입력을 1이라 하면 손실은 s, 출력은 (1-s)'로 비례식 암기.

    처음이라면

    유도 전동기는 회전자(도는 부분)에 전력을 넣어도, 전부 기계적인 일로 바뀌지 않아요. 마치 워터파크 미끄럼틀에서 내려올 때 옷이 젖듯, 회전자가 '미끄러지는(슬립, s)' 만큼의 전력은 그냥 열로 낭려됩니다(2차 동손).

    따라서:

    회전자 입력 = $P_2$

    낭비되는 열(슬립분) = $sP_2$

    남는 기계적 출력 = 입력 − 낭비 = $P_2 - sP_2 = (1-s)P_2$

    비율로 외우면: 입력:동손:출력 = $1 : s : (1-s)$

    이런 문제가 나오면 → '기계적 출력'이면 무조건 $(1-s)$를 곱한다고 기억하자!

    한 걸음 더

    핵심 비율식: $P_2 : P_{c2} : P_o = 1 : s : (1-s)$

    기계적 출력: $P_o = (1-s)P_2$

    2차 동손: $P_{c2} = sP_2$ (①), ③④는 물리적 의미 없음.

    이 유형 패턴: 유도 전동기 출력 문제는 '입력·동손·출력 = 1 : s : (1-s)' 비례로 즉답.

    꿀팁: 's 붙으면 손실, (1-s) 붙으면 출력'으로 구분하면 헷갈리지 않는다.

    • 유도전동기 슬립
    • 유도전동기 2차 효율
25. 문항 25 전기기기 · 유도전동기

    회전수 $1728[\text{rpm}]인유도전동기의슬립[\%]$은? (단, 동기 속도는 1800[rpm] 이다.)

    1. 7
    2. 2
    3. 4
    4. 5

    정답과 해설

    정답 3번

    슬립은 '동기속도와 실제 회전수의 차이를 동기속도로 나눈 백분율'이므로 (1800-1728)/1800×100 = 4%이다.

    풀이

    정답 근거: 슬립 s는 $s=\frac{N_s-N}{N_s}\times100$으로 구한다.

    $N_s=1800$, $N=1728$을 대입하면 $s=\frac{1800-1728}{1800}\times100=\frac{72}{1800}\times100=4[\%]$가 된다.

    오답 소거: 7·2·5[%]는 뺄셈이나 나눗셈 과정에서 계산 실수로 나온 값이다.

    핵심 공식: $s=\frac{N_s-N}{N_s}\times100[\%]$, $N=(1-s)N_s$. 암기팁: 동기속도-회전속도 차이를 동기속도로 나눈다는 순서(분자에 차이, 분모에 동기속도)를 헷갈리지 않도록 주의한다.

    처음이라면

    유도전동기는 회전자(돌아가는 부분)가 자기장을 '거의 따라가지만' 끝까지 따라가지 못해요. 달리기에서 앞선 선수와의 차이를 퍼센트로 나타낸다고 생각해보세요.

    슬립(뒤처진 정도)은

    '앞선 속도(동기속도)에서 실제 속도를 뺀 값'을 '앞선 속도로 나눈' 뒤 100을 곱합니다.

    $s=\frac{1800-1728}{1800}\times100$

    $=\frac{72}{1800}\times100$

    $=4[\%]$

    이런 문제가 나오면 → '동기속도 - 회전수'를 분자에, 동기속도를 분모에 넣고 100을 곱한다!

    한 걸음 더

    슬립 공식: $s=\frac{N_s-N}{N_s}\times100[\%]$

    $s=\frac{1800-1728}{1800}\times100=\frac{72}{1800}\times100=4[\%]$

    오답 7, 5는 단순 뺄셈 실수, 2는 나눗셈 오류에서 나온 값이다.

    이 유형 패턴: 동기속도와 회전수가 주어지면 무조건 (Ns-N)/Ns×100 대입.

    꿀팁: 1800rpm은 60Hz·4극이므로 이 조합이 자주 출제된다. 계산 전에 분자·분모 자리를 먼저 확인하자.

26. 문항 26 전기기기 · 유도전동기

    200[V], 10[kW], 3상 유도전동기의 전부하 전류는 약 몇 $[\text{A}]$인가? (단, 효율과 역률은 각각 $85 [\%]$이다.)

    1. 30[A]
    2. 40[A]
    3. 50[A]
    4. 60[A]

    정답과 해설

    정답 2번

    3상 전동기 전류는 출력(출력)을 루트3 × 전압 × 역률 × 효율로 나누면 나온다.

    풀이

    약 40[A]

    3상 유도전동기의 출력(축 출력)은 $P = \sqrt{3}\,V\,I\cos\theta \times \eta$ 로 구해지므로, 전부하 전류(full load current)는 이 식을 $I$에 대해 정리한 $I = \frac{P}{\sqrt{3}\,V\cos\theta\,\eta}$ 로 계산합니다.

    여기서 $\cos\theta$는 역률(power factor), $\eta$는 효율(efficiency)입니다.

    10[kW] = 10,000[W]를 대입하면

    $$I = \frac{10{,}000}{\sqrt{3} \times 200 \times 0.85 \times 0.85} = \frac{10{,}000}{250.3} \approx 40[\text{A}]$$

    분모의 $\sqrt{3} \times 200 \approx 346.4$에 0.85를 두 번 곱하면 약 250이고, 10,000을 나누면 약 40[A]가 나옵니다.

    오답 소거

    • 1번 30[A]: 역률과 효율(0.85 두 개)을 모두 빼먹고 $I = \frac{10{,}000}{\sqrt{3} \times 200} \approx 29[\text{A}]$로 계산할 때 나오는 값입니다.
      문제에서 역률·효율을 각각 85[%]로 주었으므로 반드시 분모에 넣어야 합니다.
    • 3번 50[A]: 3상을 단상처럼 계산해 $I = \frac{P}{V} = \frac{10{,}000}{200} = 50[\text{A}]$가 나오는 오답입니다.
      3상에서는 $\sqrt{3}$이 반드시 들어갑니다.
    • 4번 60[A]: $\sqrt{3}$을 빠뜨리고 0.85를 한 번만 곱해 $I = \frac{10{,}000}{200 \times 0.85} \approx 59[\text{A}]$로 계산할 때 나오는 값입니다.
      $\sqrt{3}$을 빼면 실제 전류보다 값이 커지는 것도 확인할 수 있습니다.

    암기팁: 3상 전동기 전류는 "출력 ÷ (루트3 × 전압 × 역률 × 효율)" — 분모의 네 가지를 하나라도 빼면 답이 틀립니다.

    처음이라면

    전동기가 일을 하려면 전기를 먹는데, 먹는 전기 중 일부는 열로 손실돼요. 마시는 물 중 몇 방울은 흘리는 것처럼요.

    여기서 효율(전기를 일로 바꾸는 능력)이 85%, 역률(전기를 실제로 쓰는 비율)도 85%예요. 그래서 실제 전류는 이상적인 값보다 커야 해요.

    공식: 전류 = 출력 ÷ (루트3 × 전압 × 역률 × 효율)

    계산해 볼게요.

    10,000 ÷ (1.73 × 200 × 0.85 × 0.85)

    분모부터: 1.73 × 200 = 약 346

    0.85를 두 번 곱하면: 약 250

    10,000 ÷ 250 = 40[A]

    이런 문제가 나오면 → 3상 전동기 전류는 분모에 루트3, 전압, 역률, 효율 4가지가 다 들어간다고 외우세요!

    한 걸음 더

    공식: $I = \frac{P}{\sqrt{3}V\cos\theta\,\eta}$

    $I = \frac{10{,}000}{1.73 \times 200 \times 0.85 \times 0.85} = \frac{10{,}000}{약 250} 약 40[A]$

    오답: ①은 역률·효율을 빼먹은 값(약 29A), ④은 $\sqrt{3}$을 뺀 값(약 59A).

    이 유형 패턴: kW급 3상 전동기 전부하 전류 = 출력 ÷ (√3 × V × 역률 × 효율).

    꿀팁: 역률·효율이 같은 0.85면 0.85²≈0.72로 묶어 계산하면 빠르다.

    • 전동기 출력
27. 문항 27 전기기기 · 직류기

    직권 전동기의 용도가 아닌 것은?

    1. 전차
    2. 권상기
    3. 크레인
    4. 세탁기

    정답과 해설

    정답 4번

    직권 전동기는 기동토크(처음 돌리는 힘)가 커서 전차·크레인·권상기 같은 무거운 것을 움직이는 곳에 쓰이고, 세탁기처럼 일정한 속도가 필요한 곳엔 안 맞는다.

    풀이

    정답 근거: 직권전동기는 기동토크가 크고 부하에 따라 속도가 크게 변하는 특성이 있어 전차, 권상기(크레인), 크레인 등 큰 기동토크가 필요한 부하에 사용되지만, 세탁기는 일정한 속도 유지가 필요해 주로 유도전동기(또는 단상 유도전동기)를 사용하므로 직권전동기의 대표 용도가 아니다.

    오답 소거: 전차·권상기·크레인은 모두 직권전동기가 실제 사용되는 대표적인 용도이다.

    핵심 개념: 직권전동기 용도=큰 기동토크가 필요한 견인·권상 부하(전차, 크레인 등).

    암기팁: '세탁기는 정속도가 필요하니 직권과 안 맞다'로 기억한다.

    처음이라면

    직권 전동기는 처음 움직일 때 힘이 아주 세요(기동토크가 크다). 마치 무거운 짐차를 처음 밀 때 힘을 팍 쓰는 것과 같아요.

    그래서 전차, 크레인, 권상기(물건을 끌어올리는 기계)처럼 무거운 것을 움직이는 곳에 딱 맞습니다.

    반면 세탁기는 빨래가 많든 적든 항상 비슷한 속도로 돌어야 해요(정속 운전).

    직권 전동기는 부하가 변하면 속도가 크게 변해버려서 세탁기에는 안 맞습니다. 세탁기는 주로 유도전동기를 써요.

    이런 문제가 나오면 → '전차·크레인·권상기 = 직권, 세탁기·선풍기 = 유도'로 외우면 됩니다.

    한 걸음 더

    직권전동기: 기동토크 큼, 부하 변동에 따라 속도 크게 변함 → 전차, 권상기, 크레인 등 견인·중부하 용도.

    세탁기는 정속 운전이 필요하므로 단상 유도전동기를 사용 → 직권의 용도 아님.

    이 유형 패턴: '직권 용도가 아닌 것' 문제는 정속이 필요한 가전제품(세탁기, 선풍기)이 정답.

    시험 꿀팁: 직권 = '직접 당기는 힘쎈 놈' → 전차·크레인 암기.

28. 문항 28 전기기기 · 유도전동기

    3상 유도전동기의 슬립이 4[%], 2차 동손이 $0.4[\text{kW}]$인 경우 2차 입력 $[\text{kW}]$은?

    1. 12
    2. 8
    3. 6
    4. 10

    정답과 해설

    정답 4번

    2차 입력 = 2차 동손 ÷ 슬립(P₂=Pc₂/s)이므로 0.4/0.04=10kW다.

    풀이

    정답 근거: 2차 동손 Pc2=s×P2 관계에서 2차 입력 P2=Pc2/s=0.4[kW]/0.04=10[kW].

    오답 소거: 12, 8, 6[kW]는 슬립 값을 잘못 대입하거나 나눗셈을 잘못한 값이다.

    핵심 공식: $P_2 = \frac{P_{c2}}{s}$. 암기팁: '2차 동손을 슬립으로 나누면 2차 입력'.

    처음이라면

    유도전동기에서 2차 동손(회전자 구리손실)과 슬립 s, 2차 입력 P₂ 사이에는 "2차 동손 = 슬립 × 2차 입력"이라는 관계가 성립해요.

    공식: P₂ = Pc₂ / s

    대입: P₂ = 0.4[kW] ÷ 0.04 = 10[kW]

    따라서 2차 입력은 10kW입니다. 12, 8, 6kW 같은 오답은 슬립 4[%]를 0.4로 잘못 넣거나 나눗셈을 틀린 값이에요. 슬립 4[%]는 반드시 0.04로 바꿔 대입해야 합니다.

    이런 문제가 나오면 → "동손÷s=2차 입력, 동손×(1−s)/s=기계적 출력" 관계를 묶어 외우세요.

    한 걸음 더

    P₂ = Pc₂/s = 0.4/0.04 = 10kW

    오답 12·8·6kW는 슬립을 0.4 등으로 잘못 대입하거나 나눗셈을 틀린 값이다.

    이 유형은 s–Pc₂–P₂–기계출력 간 비례 관계를 묻는 계산 패턴이다.

    꿀팁: '동손÷s=2차입력, 동손×(1−s)/s=출력' 두 식만 외우면 된다.

    • 3상 유도전동기의 토크
    • 유도전동기 슬립
29. 문항 29 전기기기 · 유도전동기

    단상 유도 전동기를 기동하려고 할 때 다음 중 기동 토크가 가장 작은 것은?

    1. 셰이딩 코일형
    2. 콘덴서 기동형
    3. 반발 기동형
    4. 분상 기동형

    정답과 해설

    정답 1번

    단상 유도전동기의 기동 토크(돌아가기 시작하는 힘)는 '반발 > 콘덴서 > 분상 > 셰이딩 코일' 순이므로 가장 작은 것은 셰이딩 코일형이다.

    풀이

    정답 근거: 단상 유도전동기의 기동토크는 반발 기동형이 가장 크고 그 뒤로 반발유도형, 콘덴서 기동형, 분상 기동형 순이며 셰이딩 코일형이 가장 작다.

    구조가 가장 간단하고 저렴한 만큼 성능(기동토크)도 가장 낮다.

    오답 소거: 콘덴서 기동형·분상 기동형·반발 기동형은 모두 셰이딩 코일형보다 기동토크가 크다.

    핵심 개념: 기동토크 크기 순서 '반발>콘덴서>분상>셰이딩'. 암기팁: '쉐이딩은 제일 약해' — 저가·소형 전동기에 쓰이는 이유가 낮은 성능 때문임을 연결해 기억한다.

    처음이라면

    선풍기나 소형 환풍기처럼 가볍고 작은 모터는 굳이 힘차게 돌아갈 필요가 없죠. 셰이딩 코일형(코일 일부를 구리링으로 가려서 회전력을 만드는 방식)은 바로 그런 저렴하고 간단한 구조의 모터입니다.

    단상 유도 전동기는 저 혼자서는 회전을 시작할 수 없어서, 기동 토크(처음 돌아가기 시작하는 힘)를 만들 방법이 여러 가지 있습니다.

    그 힘의 크기 순서는 외워야 합니다:

    반발 기동형 > 콘덴서 기동형 > 분상 기동형 > 셰이딩 코일형

    즉 가장 앞쪽(반발)이 힘이 세고, 가장 뒤쪽(셰이딩)이 가장 약합니다.

    구조가 간단하고 싸면 성능(기동 토크)은 가장 나쁘다는 공식이 성립하죠.

    이런 문제가 나오면 → '반발 > 콘덴서 > 분상 > 셰이딩' 순서를 떠올려 가장 뒤에 있는 셰이딩 코일형을 고르면 됩니다.

    한 걸음 더

    단상 유도전동기 기동토크 크기 순서: 반발 기동형 > 콘덴서 기동형 > 분상 기동형 > 셰이딩 코일형. 따라서 기동토크가 가장 작은 것은 셰이딩 코일형.

    오답: ②콘덴서, ③반발, ④분상 기동형은 모두 셰이딩 코일형보다 기동토크가 크다.

    이 유형 패턴: 기동토크 순서를 묻는 문제는 '반발콘분셰(反發콘分셰)' 암기순서로 즉답.

    꿀팁: 셰이딩 코일형은 구조가 가장 간단·저렴 → 성능도 최하라는 상관관계로 기억하면 오래 남는다.

    • 단상유도전동기 기동 토크 크기 순서
    • 셰이딩 코일형 전동기
30. 문항 30 전기기기 · 유도전동기

    비례추이를 이용하여 속도제어가 되는 전동기는?

    1. 권선형 유도 전동기
    2. 농형 유도전동기
    3. 직류 분권전동기
    4. 동기 전동기

    정답과 해설

    정답 1번

    비례추이(외부 저항으로 슬립을 조절하는 속도제어)는 회전자에 슬립링이 있어 바깥에 저항을 연결할 수 있는 권선형 유도 전동기에서만 가능하다.

    풀이

    정답 근거: 비례추이는 2차 회로에 외부 저항을 연결해 슬립을 조절하는 원리로, 회전자 권선이 슬립링을 통해 외부와 연결되는 권선형 유도전동기에서만 적용 가능한 속도 제어 방법이다.

    오답 소거: 농형 유도전동기는 회전자가 폐회로 도체봉이라 외부 저항 연결이 불가능하고, 직류 분권전동기·동기전동기는 유도전동기의 슬립 개념 자체가 없어 비례추이가 적용되지 않는다.

    핵심 개념: 비례추이=권선형 유도전동기 전용 속도·토크 제어법.

    암기팁: '비례추이는 권선형만 가능'이라는 원칙을 확실히 기억한다.

    처음이라면

    선풍기 속도를 단으로 조절하듯, 전동기도 속도를 조절하는 방법이 여러 가지 있어요. 그중 '비례추이'는 회전자(도는 부분) 회로에 바깥쪽에서 저항을 추가해 속도를 바꾸는 방법이에요.

    그런데 회전자는 계속 돌고 있잖아요? 그래서 바깥에 저항을 연결하려면 '슬립링'이라는 연결 고리가 필요해요.

    슬립링이 있는 전동기는 권선형 유도 전동기뿐입니다.

    따라서 정답은 ①번.

    농형 유도전동기는 회전자가 다이캐스팅 막대(도체봉)로 막혀 있어서 외부 저항을 못 붙여요.

    직류 분권전동기와 동기전동기는 애초에 '슬립'이라는 개념 자체가 없어요.

    이런 문제가 나오면 → '비례추이 = 권선형 유도 전동기 전용'이라고 바로 외워서 ①번을 고르세요!

    한 걸음 더

    비례추이 속도제어: 2차 회로(회전자)에 슬립링을 통해 외부 저항을 삽입하여 슬립 S를 조절 → 부하 토크 일정 시 $R_2$와 S가 비례하므로 속도가 변한다.

    권선형 유도 전동기만 회전자 권선을 외부로 끄어낼 수 있어 적용 가능 → 정답 ①.

    농형은 회전자가 폐회로 도체봉이라 외부 저항 삽입 불가, 직류 분권·동기전동기는 슬립 개념 자체가 없다.

    이 유형 패턴: '비례추이, 2차 저항법' 키워드가 보이면 무조건 권선형 유도 전동기.

    꿀팁: 농형 속도제어는 극수변경·주파수제어(VVVF), 권선형은 2차 저항법으로 묶어 암기하면 헷갈리지 않는다.

    • 비례추이

나머지 92문항은 모의고사에서 풀 수 있다.