개념 한 쪽
전동기는 크레인의 주요 구동 장치로서 절연 상태와 과부하 보호가 안전 운전의 핵심 요소라 한다.
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출제기준 단원 「전동기」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 절연저항 기준 산출 | 1 | 사용전압으로 최소 절연저항을 계산하는 방법을 묻는다 |
| 통전 표시등 설치 적합성 | 1 | 트로리 와이어에 통전 표시등을 설치할 적절한 위치를 판단하는 능력을 묻는다 |
| 퓨즈 끊김 원인 판별 | 1 | 퓨즈가 끊기는 원인과 관련 없는 요소를 가리는 능력을 묻는다 |
절연저항은 전기가 의도치 않게 새어나가는 것을 방지하는 지표로서 메가옴(㏁) 단위로 측정한다. 절연저항의 최소 허용치는 사용 전압을 1000으로 나눈 값으로 정하며, 예를 들어 400V에서는 0.4㏁ 이상이어야 한다는 기준을 적용한다. 이 법칙을 통해 다양한 전압 등급에서 요구되는 최소 절연 상태를 확인한다.
전동기 소손 원인은 전기적 요인과 기계적 요인으로 구분한다. 전기적 요인에는 과부하에 따른 과전류와 절연불량이 있으며, 기계적 요인에는 베어링 불량 등이 포함한다. 외부의 하중 지지 장치 결함, 예컨대 와이어로프 단선은 하중 계통의 문제로 분류하며 전동기 소손의 직접적 원인으로 보지 않는다.
전동기를 보호하기 위한 주된 장치는 과부하 계전기다. 과부하 계전기는 전동기에 흐르는 전류를 감시하여 정격 이상으로 상승하면 회로를 차단하여 과열과 소손을 방지한다. 한시 계전기나 전력·주파수 계전기는 목적이 다르므로 전동기 보호의 주수단으로 보지 않는다.
전압과 전동기 동작의 관계에서 회전수는 전원 주파수에 의해 결정된다는 점을 구분해야 한다. 전압을 낮추면 자속과 토크가 감소하여 기동 불능이나 정지가 발생하고, 전압을 높이면 과전류로 인한 소손 위험이 증가한다. 전압 변화만으로 회전수가 변한다는 설명은 성립하지 않는다.
절연저항 계산 문제에서는 '전압 ÷ 1000' 공식을 사용한다는 점을 적용한다. 예를 들어 440V 전동기의 절연저항 최소 허용치는 440 ÷ 1000 = 0.44㏁이므로 이 값 이상이어야 안전하다고 한다. 400V의 경우 400 ÷ 1000 = 0.4㏁이므로 기준치는 0.4㏁ 이상이라고 한다.
전동기 보호장치 관련 문제에서는 과부하 계전기를 정답으로 취급한다는 점을 기억한다. 과부하로 인한 과전류는 전동기를 과열시켜 절연 파괴와 소손을 초래하므로 전류 감시형 계전기가 핵심 보호 수단이라고 한다.
440V 용 전동기의 절연저항은 최소 얼마 이상이어야 하는가?
정답 ② · 전동기의 절연 성능은 누설 전류를 방지하고 감전 및 화재를 예방하는 데 매우 중요합니다. 전기기기의 안전한 사용을 위한 일반적인 절연 저항 기준은 '사용 전압의 1/1000' 이상으로 규정되어 있으며, 단위는 메가옴(MΩ)을 사용합니다.
절연저항 최소 허용치는 전압(V)의 1/1000 MΩ이므로 440V는 0.44MΩ 이상이어야 한다.
트로리 와이어에 감전재해 방지를 위해 통전 중앙을 알리는 적색의 표시등을 설치하여야 한다. 이때 통전 표시등 설치장소로 가장 부적합한 것은?
정답 ① · 트롤리 와이어는 크레인에 전력을 공급하는 노출된 축전 장치이므로 감전 사고 예방을 위해 통전 상태를 명확히 표시해야 합니다. 적색 표시등은 작업자가 전기의 흐름을 시각적으로 쉽게 확인하도록 전원 인입 지점이나 와이어의 양 끝부분인 말단, 그리고 구간 스위치의 양쪽 등 주요 분기점에 설치하는 것이 효과적입니다.
트로리 와이어의 감전 방지를 위해 통전 표시등은 전원 인입점, 말단부, 스위치 양쪽에 설치한다.
퓨즈가 끊길 때의 원인이 아닌 것은?
정답 ④ · 문제는 퓨즈가 끊기는 원인 중 해당되지 않는 것을 고르는 문제이다. 퓨즈는 도체가 녹아 회로를 끊음으로써 회로를 보호하는 소자이므로 과전류와 단락(쇼트) 상황에서 동작한다는 점이 핵심이다.
퓨즈는 과전류 차단용이므로 리밋 스위치(안전장치) 동작은 퓨즈 단락과 무관하다.
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