개념 한 쪽
전기공사기사 직류전동기의 종류 — 분권전동기의 토크·효율·역기전력 계산
직류전동기의 종류 세트는 분권전동기의 출력·입력전류·계자전류·회전수로 발생 토크와 효율을 구하는 계산, 부하전류가 늘 때 토크가 어떻게 변하는지, 자속이 줄고 전기자전류가 늘 때 토크를 다시 구하는 계산, 역기전력과 회전수·토크로 전기자전류를 구하는 계산, 정격 출력과 효율로 역기전력을 구하는 계산을 묻는다.
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뜻
분권전동기는 전기자와 계자에 흐르는 전류가 따로 있다. 전기자전류는 전체전류에서 계자전류를 빼서 구한다. 전기자가 기계로 내보내는 전력은 전압×전류에서 전기자 저항손실을 빼서 구하고, 그 전력을 회전속도로 나누면 토크가 나온다.
토크는 자속과 전기자전류의 곱으로 결정된다. 분권전동기는 계자의 자속이 거의 일정하므로 토크가 전기자전류에 비례한다. 전기자전류가 100A일 때 50kg·m의 토크가 나오는 전동기에서 전기자전류가 120A로 늘면 토크는 60kg·m가 된다.
자속이 변하면 토크도 함께 변한다. 전기자전류 10A에서 5N·m의 토크가 나오던 전동기에서 계자 자속이 80%로 줄고 전기자전류가 12A가 되면 토크는 약 4.8N·m가 된다.
역기전력과 회전수·토크로 전기자전류를 구할 수 있다. 역기전력과 회전수로 기계의 전기적 계수를 구하고, 그 계수에 토크를 나누면 전류가 나온다. 역기전력 200V, 매분 1,200회전, 토크 158.76N·m인 전동기의 전기자전류는 약 100A다. 역기전력 100V, 회전수 800rpm, 토크 1.6kg·m인 전동기에서는 약 13A가 나온다.
정격 출력과 효율로 역기전력을 구할 때는 출력과 효율로 입력 전력을 구하고, 전압으로 나누어 전체전류를 낸 뒤 계자전류를 빼서 전기자전류를 구한다. 전기자전류에 전기자저항을 곱한 전압강하를 단자전압에서 빼면 역기전력이 된다.
예제
출제 패턴은 세 가지다. ① 토크 비례 — 분권전동기는 자속이 일정해 토크가 전기자전류에 비례하고, 100A에서 50kg·m이면 120A에서 60kg·m다. ② 자속 변화 — 자속이 80%로 줄고 전류가 12A로 늘면 5N·m가 4.8N·m가 된다. ③ 전류 계산 — 역기전력과 회전수로 계수를 구해 토크를 나누면 전기자전류가 나온다.
자주 묻는 물음
- 분권전동기에서 토크와 전기자전류의 관계는?
- 계자의 자속이 거의 일정하므로 토크가 전기자전류에 비례합니다. 전기자전류가 100A에서 120A로 늘면 50kg·m의 토크는 60kg·m가 됩니다.
- 계자 자속이 80%로 줄고 전기자전류가 12A가 되면 토크는?
- 전기자전류 10A에서 5N·m이던 토크는 자속과 전류를 곱한 비율로 약 4.8N·m가 됩니다.
- 역기전력 200V, 1,200rpm, 토크 158.76N·m인 전동기의 전기자전류는?
- 역기전력과 회전수로 전기적 계수를 구하고 계수에 토크를 나누면 약 100A입니다.
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