개념 한 쪽
롤러운전기능사 기초 전기·전자 — 전류계·축전지·발전기의 기본
건설기계의 전기 계통은 축전지와 발전기, 계기와 배선으로 이어진다. 전류계의 지침 방향으로 충전과 방전을 읽고, 축전지의 극판과 연결 방식, 발전기 출력 조정 원리를 구분하면 전기 기초 문제의 뼈대가 잡힌다.
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뜻
전류계는 회로에 흐르는 전류를 재는 계기이므로 부하와 직렬로 연결한다. 전압계를 병렬로 연결하는 것과 짝지어 기억한다. 계기를 다룰 때는 측정 범위를 넘기지 않고, 합선을 피하며, 절연을 유지해야 한다. 이 원칙들은 모두 올바른 전기 취급 방법이다.
엔진을 정지한 상태에서 전류계 지침이 정상에서 (-) 방향을 가리키면 축전지가 방전되는 중이라는 뜻이다. 전조등을 켜 두었거나, 배선에 누전이 있거나, 예열장치가 작동하면 전류를 소모하므로 (-) 지시가 나온다. 반면 축전지 본선이 단선되면 회로가 끊겨 전류가 흐르지 않으므로 지침이 움직이지 않는다. 단선은 방전 지시의 원인이 아니다.
축전지가 완전히 충전되지 않는 원인은 충전을 방해하는 조건에서 찾는다. 브러시 스프링의 장력이 부족하면 브러시와 정류자의 접촉이 나빠져 저항이 커지므로 충전 불량의 원인이 된다. 장력이 과하면 오히려 접촉이 좋아지므로 원인이 아니다. 부하가 지나치게 많거나 배선 저항이 커지는 것도 충전 효율을 떨어뜨린다.
AC 발전기의 출력은 로터 코일의 여자전류 크기를 바꾸어 조정한다. 스테이터는 유도전류가 생기는 부분이고, 축전지 전압은 조정 대상이 아니다. 발전기 출력은 로터 전류로 조절한다고 정리한다.
전류의 작용은 세 갈래로 나누어 기억한다. 전류가 흐를 때 자기장이 생기는 자기작용은 발전기와 전동기의 기본 원리다. 전구와 예열플러그는 열을 내는 발열작용, 축전지는 화학 에너지를 전기 에너지로 바꾸는 화학작용을 응용한 장치다.
축전지는 납축전지의 구조와 기능을 함께 본다. 양극판은 과산화납, 음극판은 해면상납을 쓰고 전해액은 묽은 황산이다. 양극과 음극의 재질을 뒤집어 설명하면 틀린 것이 된다. 기능은 시동 전원 공급, 발전기가 고장 났을 때의 보조 전원, 부하 변동에 따른 출력 평준화다. 가장 중요한 역할은 시동 모터를 돌리는 순간 대전류를 공급하는 것이다. 같은 축전지를 병렬로 연결하면 전압은 그대로이고 용량, 즉 전류 공급능력이 늘어난다. 직렬 연결이 전압을 합산하는 것과 반대다. 터미널은 문자, 굵기, 색상으로 구분하며 요철로 구분하는 방식은 일반적이지 않다.
예제
선지 판단은 계기의 접속과 지침의 뜻을 먼저 가른다. 전류계를 병렬로 연결한다고 하면 틀리고, 직렬이 맞다. 전류계가 (-)를 가리키는데 본선 단선을 원인으로 고르면 틀리다. 단선은 전류를 끊어 지침을 움직이지 않게 하기 때문이다. 충전 불량 원인으로 브러시 스프링 장력 과다를 고르는 것도 틀리고, 장력 부족이 맞다. 발전기 출력은 로터의 여자전류로 조정하며, 스테이터나 축전지 전압을 조정 대상으로 고르면 틀린 것이 된다. 자기작용에는 발전기·전동기, 발열작용에는 전구·예열플러그, 화학작용에는 축전지를 연결한다. 축전지는 양극 과산화납·음극 해면상납이 맞고, 병렬 연결에서는 전압이 그대로인 채 용량이 커진다.
자주 묻는 물음
- 전류계와 전압계는 어떻게 연결하나요?
- 전류계는 회로에 흐르는 전류를 재므로 부하와 직렬로 연결하고, 전압계는 병렬로 연결합니다. 계기는 측정 범위를 넘기지 않아야 하고, 합선을 피하며 절연을 유지해야 합니다.
- 엔진 정지 중 전류계가 (-)를 가리키는 원인은 무엇인가요?
- 축전지가 방전되는 중이라는 뜻입니다. 전조등 점등, 배선 누전, 예열장치 작동처럼 전류를 소모하는 경로가 있으면 (-) 지시가 나옵니다. 본선 단선은 회로를 끊어 전류가 흐르지 않게 하므로 지침이 움직이지 않습니다.
- 축전지의 극판과 연결 방식은 어떻게 정리하나요?
- 납축전지는 양극판에 과산화납, 음극판에 해면상납을 쓰고 전해액은 묽은 황산입니다. 같은 축전지를 병렬로 연결하면 전압은 그대로이고 용량이 늘어나 더 큰 전류를 공급할 수 있습니다. 직렬 연결은 전압을 합산하고 용량은 그대로입니다.
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