개념 한 쪽
공조냉동기계기사 전기자 권선법과 유도기전력 — 정류자 편수·철심 성층·역기전력
이 세트는 직류기의 전기자 구조와 그 안에서 생기는 기전력을 다룬다. 단중 중권에서 코일 수와 정류자 편수를 세는 법, 전기자 철심을 규소 강판으로 성층하는 까닭, 전동기가 돌 때 나타나는 역기전력을 중심으로 한다.
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뜻
직류기의 전기자에는 코일이 들어가고, 각 코일의 끝은 정류자 편에 이어진다. 단중 중권에서는 정류자 편수가 코일 수와 같다. 코일 수는 슬롯 하나에 들어가는 코일변 수를 2로 나눈 뒤 슬롯 수를 곱해 구한다. 슬롯이 40개이고 슬롯마다 코일변이 6개이면 40×6÷2=120이므로 정류자 편수도 120개다. 코일변은 코일의 두 변이므로 반드시 2로 나눈다.
전기자 철심을 규소 강판으로 성층하는 까닭은 와전류 손실을 줄이기 위해서다. 철심이 통째로 이어져 있으면 자속이 변할 때 큰 와전류가 흘러 열이 생긴다. 얇은 강판을 절연해 겹치면 와전류가 흐를 길이 끊어져 철손이 줄어든다. 기계적 강도나 가공성을 높이려는 것이 주된 목적이 아니다.
전동기가 돌고 있으면 전기자는 자기장을 끊어 기전력을 만든다. 이 기전력은 공급 전압과 반대 방향이라 역기전력이라고 한다. 역기전력은 공급 전압에서 전기자 저항에 의한 전압강하를 뺀 값이다. 단자전압 200V, 전기자 전류 100A, 전기자 저항 0.2Ω이면 200-100×0.2로 180V다.
역기전력이 생기므로 전동기에 흐르는 전류는 공급 전압만으로 정해지지 않는다. 회전이 빨라질수록 역기전력이 커져 전류가 줄어든다. 그래서 부하가 커져 속도가 낮아지면 역기전력이 작아지고 전류가 늘어 토크가 커지는 되먹임이 생긴다.
예제
출제 패턴은 세 가지다. ① 정류자 편수 — 단중 중권은 코일 수와 같고, 코일 수는 슬롯 수×코일변 수÷2이므로 40×6÷2=120이다. ② 철심 성층 — 규소 강판을 겹쳐 와전류 손실을 줄이고 철손을 낮춘다. ③ 역기전력 — E=V-IaRa이며, 200V·100A·0.2Ω이면 180V다.
자주 묻는 물음
- 단중 중권의 정류자 편수는 어떻게 구하나요?
- 정류자 편수는 코일 수와 같다. 코일 수는 슬롯 수에 슬롯당 코일변 수를 곱한 뒤 2로 나눈다. 슬롯 40개, 코일변 6개이면 40×6÷2=120이므로 정류자 편수는 120개다.
- 전기자 철심을 규소 강판으로 성층하는 까닭은 무엇인가요?
- 자속 변화로 생기는 와전류의 흐름을 끊어 와전류 손실을 줄이기 위해서다. 얇은 규소 강판을 절연해 겹치면 철손이 감소한다. 기계손을 줄이거나 가공을 쉽게 하려는 것이 주된 목적은 아니다.
- 역기전력은 어떻게 계산하나요?
- 공급 전압에서 전기자 저항의 전압강하를 뺀다. E=V-IaRa이므로 단자전압 200V, 전기자 전류 100A, 저항 0.2Ω이면 200-20=180V다. 역기전력은 공급 전압과 반대 방향으로 작용한다.
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