개념 한 쪽
전기공사기사 직류전동기의 기동 — 기동저항 계산과 계자저항 조작
기동 세트는 정격전압·전부하 전기자전류·전기자저항으로 기동전류를 제한하는 기동저항을 구하는 계산, 기동할 때 계자저항기를 어떻게 두어야 하는지, 정격전압을 공급했을 때 전기자전류가 크게 흐르다가 회전속도가 오르면 줄어드는 이유, 직권전동기의 공급전압을 낮출 때 같은 전류에서 회전속도가 어떻게 변하는지를 묻는다.
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뜻
기동할 때는 전동기가 아직 돌지 않아 내부에서 생기는 역기전력이 거의 없다. 그래서 정격전압을 그대로 걸면 전기자에는 전압을 전기자저항으로 나눈 큰 전류가 흐른다. 이를 막으려고 전기자 회로에 기동저항을 넣는다.
기동저항은 전체 저항에서 전기자저항을 빼서 구한다. 먼저 전압을 제한하려는 기동전류로 나누어 전체 저항을 구한 뒤 전기자저항을 뺀다. 단자전압 300V, 정격 전기자전류 50A, 전기자저항 0.05Ω인 분권전동기에서 기동전류를 정격전류의 1.5배인 75A로 억제하려면 전체 저항은 300÷75로 4Ω이 되고, 여기서 0.05Ω을 빼면 기동저항은 3.95Ω이다. 단자전압 300V, 전부하 전기자전류 50A, 전기자저항 0.2Ω에서 기동전류를 전부하 전류의 120%로 제한할 때는 전체 저항 300÷60으로 5Ω에서 0.2Ω을 빼 4.8Ω이 된다.
기동할 때는 계자저항을 줄여 둔다. 분권전동기는 계자가 약해지면 토크가 약해지므로, 시작할 때 계자저항을 줄여 계자전류를 충분히 흘려 자속을 크게 만들고 기동토크를 확보한다.
정격전압을 공급하면 처음에는 전기자전류가 많이 흐르다가 회전속도가 증가하면서 줄어든다. 전동기가 회전하며 역기전력이 생겨 전류를 줄이기 때문이다.
직권전동기는 전기자와 계자가 같은 전류를 쓰므로 전류가 같으면 자속도 변하지 않는다. 공급전압에서 전저항에 의한 전압강하를 뺀 유기기전력이 자속과 회전속도의 곱이므로, 같은 전류에서 속도는 유기기전력에 비례한다. 공급전압 100V, 전기자전류 4A, 1500rpm이고 전저항이 0.5Ω인 전동기에서 공급전압을 80V로 낮추면 회전속도는 약 1,194rpm이 된다.
예제
출제 패턴은 세 가지다. ① 기동저항 계산 — 전체 저항은 전압÷기동전류이고, 여기서 전기자저항을 뺀다. 300V·50A·0.05Ω·1.5배면 3.95Ω, 300V·50A·0.2Ω·120%면 4.8Ω이다. ② 기동 시 계자 — 계자저항을 줄여 계자전류와 자속을 크게 한다. ③ 전류 감소 이유 — 회전속도가 오르며 역기전력이 커져 전기자전류가 줄어든다.
자주 묻는 물음
- 기동저항은 어떻게 구하나요?
- 전압을 제한하려는 기동전류로 나누어 전체 저항을 구한 뒤 전기자저항을 뺍니다.
- 직류 분권전동기의 기동 시 계자저항기는 어떻게 두어야 하나요?
- 줄여 둡니다. 계자전류를 충분히 흘려 자속을 크게 만들고 기동토크를 확보하기 위해서입니다.
- 기동 후 회전속도가 오르면 전기자전류가 줄어드는 이유는?
- 전동기가 회전하면서 역기전력이 생겨 전류를 줄이기 때문입니다.
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