개념 한 쪽
전기공사기사 전동기응용의 기초 — 진동 원인과 권상·양수 동력 계산
전동기응용의 기초 세트는 전동기를 실제로 돌릴 때 생기는 진동의 원인을 기계적인 것과 전자력적인 것으로 나누고, 권상기·수조 펌프처럼 하중을 들어 올리는 설비의 전동기 용량을 계산한다. 토크의 정의와 단위, 3상 유도전동기의 회전 방향을 바꾸는 방법도 함께 묻는다. 계산 문제의 공통 함정은 단위 환산과 효율을 분모에 넣는 일이다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기 회원용
가입 없이 오늘의 10문제 바로 풀기 →
뜻
진동은 원인의 성질로 두 갈래다. 기계적 원인은 회전체의 질량이 한쪽으로 쏠린 정적·동적 불평형, 축과 베어링의 불량, 설치·연결의 불량처럼 회전체 자체와 지지 구조에서 온다. 전자력적 원인은 고정자와 회전자 사이 공극이 균일하지 않아 생기는 불평형 자기 인력, 철심의 자기적 성질 불평등, 고조파 자계에 의한 자기력 불평형이다. "불평형"이라는 말만 보고 기계적 원인으로 단정하면 안 되고, 질량 불평형인지 자기 회로의 불평형인지를 봐야 한다. 진동 원인을 묻는 문제에서 "동력의 평형"처럼 평형을 원인으로 적은 선지는 원인에 해당하지 않는다.
권상기 용량은 힘과 속도로 일률을 구한 뒤 효율로 나눈다. 하중을 t으로 주면 P[kW]=W[t]×v[m/min]÷(6.12×η)를 쓰고, 하중을 kgf나 kg으로 주면 P[kW]=(W×v×9.8)÷(60×η)를 쓴다. 5t을 12m/min으로 올리는 권상기는 5×12÷(6.12×0.7)≈14kW이고, 150t을 2m/min으로 올리는 기중기는 (150000×2×9.8)÷(60×0.7)=70kW다. 두 식 모두 효율을 분모에 두며, 효율을 곱하거나 m/min을 m/s로 바꾸지 않은 값이 함정 선지가 된다.
물을 높은 곳으로 퍼 올리는 일은 위치 에너지로 계산한다. 수조를 만수시키는 전력량은 W[kWh]=ρVgH÷(η×3.6×10⁶)이고, 이때 높이는 수면 높이에 손실 수두를 더한 실양정이다. 높이 10m인 곳의 100m³ 수조에 손실 수두 2m를 더하면 H=12m가 되고, 효율 90%를 넣으면 1000×100×9.8×12÷(0.9×3.6×10⁶)≈3.6kWh다. 손실 수두를 빼먹는 것이 대표적 실수다.
토크는 힘×반지름, 곧 T=F×r로 정의되므로 단위가 kg·m다. kg·m²는 관성 모멘트, kg·m/s는 일률·운동량 계열의 단위이므로 구분한다. 3상 유도전동기의 회전 방향은 상회전자계의 위상 순서가 정하므로 임의의 두 상 접속을 서로 바꾸면 역회전한다. 세 상을 순환해 바꾸면 순서가 그대로여서 방향이 변하지 않는다.
예제
출제 패턴은 네 가지다. ① 진동 원인 — 질량 불평형·베어링은 기계적, 공극 변동·고조파는 전자력적이다. ② 권상 용량 — t 단위면 6.12, kg 단위면 60과 9.8을 쓰고 효율은 항상 나눈다. ③ 양수 일량 — 실양정에 손실 수두를 더한 뒤 kWh로 환산한다. ④ 회전 방향 — 3상은 두 상을 맞바꾸고, 토크 단위는 힘×길이인 kg·m로 잡는다.
자주 묻는 물음
- 전동기 진동의 기계적 원인과 전자력적 원인은 어떻게 구분하나요?
- 회전체의 정적·동적 질량 불평형, 축·베어링 불량, 설치·연결 불량은 기계적 원인입니다. 공극 변동, 철심의 자기적 불평등, 고조파 자계에 의한 자기력 불평형은 전자력적 원인입니다.
- 권상하중 5t, 속도 12m/min, 효율 70%인 권상기의 전동기 용량은?
- P[kW]=W[t]×v[m/min]÷(6.12×η)=5×12÷(6.12×0.7)≈14kW입니다. 효율은 분모에 넣습니다.
- 높이 10m의 곳에 있는 100m³ 수조를 만수시키는 전력량은? (손실 수두 2m, 종합 효율 90%)
- 실양정 H=10+2=12m이고, W=ρVgH÷(η×3.6×10⁶)=1000×100×9.8×12÷(0.9×3.6×10⁶)≈3.6kWh입니다.
전기공사기사 풀이 세트에서 이 개념의 문제 10개를 바로 풀어 보세요.