정류

관련 문항 5개

1. 문항 1 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
2. 문항 2 전기기기 · 정류기 및 제어기기

   3상 전파 정류회로에서 전원이 250[V] 라면 부하에 나타나는 전압의 최대값은?

   1. 약 177[V]
   2. 약 292[V]
   3. 약 354[V]
   4. 약 433[V]

   정답과 해설

   정답 3번

   3상 전파 정류회로에서 출력 전압의 최대값은 선간전압 실효값에 √2를 곱한 값이므로 250×√2 ≈ 354[V]이다.

   풀이

   정답 근거: 3상 전파 정류회로의 출력 전압 최대값은 입력 선간전압 실효값의 $\sqrt{2}$배이다.

   $V_{max}=250\times\sqrt{2}\approx354\text{V}$. 오답 소거: $\sqrt{3}$배 등 다른 배수를 적용하면 292V, 433V 등 오답이 나온다.

   핵심 공식: 최대 출력전압 $=\sqrt{2}V_L$. 암기팁: '최대값은 실효값에 항상 $\sqrt{2}$를 곱한다'는 원칙을 3상 회로에도 동일하게 적용한다.

   처음이라면

   가정용 콘센트 전압도 '실효값(평균적인 힘을 나타내는 값)'으로 표시하지만, 실제로는 파도처럼 오르내리면서 더 높은 순간이 있다는 점 기억하나요? 그 가장 높은 순간이 '최대값'입니다.

   3상 전파 정류회로(교류를 잘라서 항상 (+) 방향으로 만들어주는 회로)에서는 부하에 걸리는 전압의 최대값이 선간전압(전원 250[V])의 √2배(약 1.414배)가 됩니다.

   말로 풀면: 250[V]에 1.414를 곱한다.

   $V_{max}=250\times\sqrt{2}\approx354[V]$

   이런 문제가 나오면 → '최대값을 구하라'고 하면 무조건 실효값에 √2(≈1.414)를 곱한다고 외워두면 됩니다.

   한 걸음 더

   핵심 공식: 3상 전파 정류 출력 최대값 $V_{max}=\sqrt{2}\,V_L$ (선간전압 실효값 기준)

   $V_{max}=250\times\sqrt{2}\approx354$[V]

   오답 분석: √3배(≈250×1.732≈433V)를 곱하면 ④, √(2/3) 등 다른 배수를 쓰면 ①②가 나온다.

   이 유형 패턴: '최대값 = 실효값 × √2'는 단상·3상 공통 원칙.

   시험 꿀팁: 3상 전파 정류의 '평균(직류) 전압'은 $\frac{3\sqrt{2}}{\pi}V_L$이지만, '최대값'을 물으면 그냥 √2배다. 문제의 요구(평균 vs 최대)를 먼저 확인할 것.

   • 정류
   • 전력변환 회로
3. 문항 3 전기기기 · 정류기 및 제어기기

   다음 정류 방식 중에서 맥동 주파수가 가장 많고 맥동률이 가장 작은 정류 방식은 어느 것인가?

   1. 단상 반파식
   2. 단상 전파식
   3. 3상 반파식
   4. 3상 전파식

   정답과 해설

   정답 4번

   상(相)이 많을수록, 전파식일수록 물결이 잦아지고(맥동 주파수 증가) 물결의 높이는 낮아지므로(맥동률 감소) 3상 전파식이 정답이다.

   풀이

   정답 근거: 3상 전파 정류 방식은 맥동 주파수가 가장 높고(입력 주파수의 6배) 맥동률이 가장 작아 가장 매끄러운 직류를 얻을 수 있는 정류 방식이다.

   오답 소거: ①단상 반파식은 맥동률이 가장 크고(약 121%) 맥동 주파수도 가장 낮으며, ②단상 전파식, ③3상 반파식은 3상 전파식보다 맥동률이 크고 맥동 주파수가 낮다.

   핵심 공식: 맥동률 크기 순 - 단상반파(121%) > 단상전파(48%) > 3상반파(17%) > 3상전파(4%).

   암기팁: '상이 많고 전파일수록 매끈한 직류'로 기억한다.

   처음이라면

   수도물로 비유해 볼까요? 반파식은 물이 반만 나오는 것, 전파식은 꽉 틀어 두 배로 뽑아내는 거예요. 그리고 '3상'은 수도관이 3개라 물이 더 자주, 더 고르게 나오는 것과 같아요.

   정류(교류를 직류로 바꾸는 것) 후에도 물결처럼 출렁이는 게 남는데, 이게 맥동(출렁임)이에요.

   맥동 주파수(출렁이는 횟수)는:

   단상 반파 = f, 단상 전파 = 2f, 3상 반파 = 3f, 3상 전파 = 6f

   즉 3상 전파식이 출렁임이 가장 많지만, 오히려 그래서 파형이 촘촘해져서 출렁임의 크기(맥동률)는 가장 작아요 = 가장 매끈한 직류!

   맥동률 크기 순서: 단상반파(121%) > 단상전파(48%) > 3상반파(17%) > 3상전파(4%)

   이런 문제가 나오면 → '상수 × 반파는 1, 전파는 2'로 주파수를 구하고, 상이 많고 전파일수록 맥동률이 작다고 외우면 됩니다.

   한 걸음 더

   맥동 주파수 공식: 단상 반파 = f, 단상 전파 = 2f, 3상 반파 = 3f, 3상 전파 = 6f. 맥동률: 121% > 48% > 17% > 4%.

   맥동 주파수가 가장 크고 맥동률이 가장 작은 방식 = 3상 전파식.

   오답 소거: ①은 맥동률 최대(121%), ②③은 6f·4%보다 성능이 떨어짐.

   이 유형 패턴: '가장 좋은(매끈한) 정류 = 3상 전파, 가장 나쁜 정류 = 단상 반파'로 양 끝을 묻는다.

   꿀팁: 맥동률 수치(1.21, 0.48, 0.17, 0.04)는 순서대로 외워두면 계산 문제에도 바로 쓸 수 있다.

   • 정류
   • 전력변환 회로
4. 문항 4 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
5. 문항 5 전기기기 · 직류기

   직류발전기의 정류를 개선하는 방법 중 틀린 것은?

   1. 코일의 자기 인덕턴스가 원인이므로 접촉저항이 작은 브러시를 사용한다.
   2. 보극을 설치하여 리액턴스 전압을 감소시킨다.
   3. 보극 권선은 전기자 권선과 직렬로 접속한다.
   4. 브러시를 전기적 중성축을 지나서 회전방향으로 약간 이동시킨다.

   정답과 해설

   정답 1번

   정류 개선엔 접촉저항이 '큰' 탄소 브러시를 쓴다 — 작은 브러시는 순환전류를 늘려 스파크를 유발한다.

   처음이라면

   정류란 정류자와 브러시를 통해 코일의 전류 방향을 바꾸는 일인데, 이때 코일의 자기 인덕턴스 때문에 단락된 코일에 순환전류가 흘러 스파크(불꽃)가 일어납니다.

   ①은 원인 진단은 맞지만 대책이 정반대입니다. 접촉저항이 '작은' 브러시를 쓰면 순환전류가 더 잘 흘러 오히려 스파크가 커집니다. 접촉저항이 '큰' 탄소 브러시를 써야 순환전류가 억제되어 정류가 개선됩니다.

   나머지 ② 보극(인터폴) 설치로 리액턴스 전압 감소, ③ 보극 권선을 전기자 권선과 직렬 접속, ④ 브러시를 전기적 중성축을 지나 회전방향으로 약간 이동은 모두 올바른 정류 개선 방법입니다.

   이런 문제가 나오면 → '브러시는 접촉저항이 클수록 좋다(탄소)'를 떠올려 소(小)·대(大) 바꿔치기를 잡아내세요.

   한 걸음 더

   정류불량 원인은 자기 인덕턴스에 의한 순환전류이고, 대책은 접촉저항이 큰 탄소 브러시 사용이다. ①은 '작은' 브러시라 하여 오답

   ②보극 설치·③보극권선의 전기자권선 직렬 접속·④브러시를 회전방향으로 이동은 모두 올바른 정류 개선법이라 소거된다.

   패턴: '접촉저항 작은/큰' 소·대 바꿔치기가 핵심 출제 포인트다.

   꿀팁: '탄소는 저항이 커서 정류에 좋다'로 통째로 암기.

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