직류기의 권선을 단중파권으로 감으면?
- 내부 병렬회로수가 극수만큼 생긴다.
- 균압환을 연결해야 한다.
- 저압 대전류용 권선이다.
- 내부 병렬 회로수가 극수에 관계없이 언제나 2이다.
정답과 해설 보기
정답 ④ · 문제는 단중(단층) 파권으로 권선을 감았을 때 내부 병렬 경로 수가 어떻게 되는지를 묻고 있다. 파권(wave winding)은 내부 병렬 경로 수 a가 극수와 무관하게 항상 2가 된다.
개념 한 쪽
전기기사 중권과 파권 — 병렬 회로수 a = P(중권)·2(파권)·전압·전류 특성
중권(랩 권선)은 병렬 회로수가 극수와 같아 전압이 낮고 전류가 큰 기기에, 파권(웨이브 권선)은 병렬 회로수가 극수와 무관하게 항상 2라 전압이 높고 전류가 적은 기기에 맞는다. 다중 중권은 병렬 회로수 a = mP(다중도×극수)다. 기전력 식의 a 값이 권선법에 따라 달라지는 것이 계산 문항의 열쇠다.
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시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「중권과 파권의 특징 등」의 공개 문제 9개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 권선법 성질 고르기 | 4 | 병렬 회로수·전압 전류 특성·균압선 판별 |
| 자속·회전수 계산 | 3 | E = pΦZn/(60a) 역산 산출 |
| 병렬 회로 전류 계산 | 1 | 전기자 전류÷병렬 회로수 산출 |
| 편간 전압 계산 | 1 | aE/(K/2) 산출 |
가장 자주 묻는 것은 권선법 성질 고르기입니다.
뜻
전기자 권선은 일반적으로 2층 권선으로 감으며 권선 방식에 따라 중권과 파권으로 나뉜다. 중권은 병렬 회로수가 극수 P와 같다. 병렬 경로가 많아 전류를 여러 갈래로 나눠 흘릴 수 있어 전압이 낮고 비교적 전류가 큰 기기에 적합하다. 병렬 회로가 여럿이면 각 회로의 전류 분배가 어긋날 수 있어 균압선(균압환) 접속이 필요하다. 브러시 수도 극수에 맞춰 여러 쌍을 쓰므로 「브러시 수는 항상 2개이다」는 중권 설명의 틀린 보기다.
파권은 병렬 회로수가 극수와 관계없이 항상 2다. 도체를 직렬로 길게 이어 전체 전압을 높이는 대신 전류 경로가 둘뿐이어서, 도체 굵기와 권수가 같은 단중 중권과 비교하면 전압은 높고 전류는 적은 특성을 얻는다. 다중 중권에서는 병렬 회로수가 a = mP로 늘어난다(m은 다중도).
권선법이 계산에 들어오는 길은 기전력 식 E = pΦZn/(60a)의 a다. 파권(a=2) 예: 극수 4·총 도체수 600·600[rpm]·220[V]의 분권발전기 매극당 자속은 Φ = 60×2×220/(4×600×600) ≈ 0.0183[Wb], 극수 4·도체수 250·1200[rpm]에서 600[V]를 내려면 Φ = 0.06[Wb]. 중권(a=p) 예: 4극·도체수 500·Φ=0.01[Wb]에서 100[V]를 내는 회전수는 n = 60×4×100/(4×0.01×500) = 1200[rpm]. 병렬 회로 전류는 전기자 전류를 병렬 회로수로 나눈다. 4극 단중 중권(a=4)의 전기자 전류 40[A]면 각 병렬 회로에 10[A]씩 흐른다. 정류자 편간 평균전압은 권선법과 무관하게 aE/(K/2)로 구한다(중권 230[V]·162편이면 2×230/81 ≈ 5.68[V]).
공식 교재로 짚기
학습목표: 전기자 권선의 2층 권선 구조와 중권·파권의 구분, 중권의 권선 경로를 설명할 수 있다.
전압을 유기하여 전류를 흘리는 부분으로 일반적으로 2층 권선으로 되어 있고, 권선 방 식에 따라 중권과 파권이 있다.
중권(Lap winding) 슬롯 당 두 개 도체가 있고 2층권을 형성하는 권선으로 권선을 통한 전류의 경로는 규 칙적으로 뒤로 되돌아오며,
NCS 학습모듈 1901050109 직류전동기 최적 설계 3-1. 직류전동기 최적 설계 · 1901050101 전기기기 설계요소 분석 4-2. 기기 설계를 위한 시방서 작성
예제
계산의 첫걸음은 권선법으로 a를 정하는 것이다. 중권 → a = 극수(다중이면 mP), 파권 → a = 2. 뒤는 E = pΦZn/(60a)를 모르는 쪽에 대해 정리해 대입한다(Φ ≈ 0.0183Wb·0.06Wb, n = 1200rpm). 병렬 회로 전류 = 전기자 전류÷a(40÷4 = 10A). 서술형은 「중권 → 저전압 대전류·균압선·브러시 여러 쌍」·「파권 → 고전압 소전류·a=2」 두 짝으로 담는다.
대표 기출 3문항
직류발전기의 유기기전력이 230V, 극수가 4, 정류자 편수가 162인 정류자 편간 평균전압은 약 몇 V 인가? (단, 권선법은 중권이다)
- 5.68
- 6.28
- 9.42
- 10.2
정답과 해설 보기
정답 ① · 문제는 정류자 편간(한 편 간) 평균전압을 구하는 문제로, 유기기전력 230V가 전체 단자전압이고 정류자 편수는 162이다. 중권(보통 파형상 권선이 두 도체로 이루어짐)을 가정하면 한 코일은 두 개의 도체로 이루어져 정류자 편수는 도체수와 관련되므로 코일 수는 편수의 절반, 즉 81이 된다.
직류 분권발전기의 극수 4, 전기자 총 도체수 600으로 매분 600 회전할 때 유기기전력이 220 V라 한다. 전기자 권선이 파권일 때 매극당 자속은 약 몇 Wb인가?
- 0.0154
- 0.0183
- 0.0192
- 0.0199
정답과 해설 보기
정답 ② · 문제는 파권(웨이브권)을 가진 직류 분권발전기에서 극수 4, 전기자 총도체수 600, 속도 600rpm, 유기기전력 220V일 때 매극당 자속 Φ를 구하라 한다. 파권의 병렬경로수 A는 2이므로 유기기전력식 E = (P Φ Z N)/(60 A)를 Φ에 대해 정리하면 Φ = (60 A E)/(P Z N).
자주 묻는 물음
- 중권과 파권의 병렬 회로수는 각각 얼마인가요?
- 중권은 극수 P와 같고(다중 중권은 a = mP), 파권은 극수와 무관하게 항상 2입니다.
- 단중 중권에 비해 단중 파권의 이점은 무엇인가요?
- 도체를 직렬로 길게 감아 전압이 높고 전류가 적은 기기에 적합하다는 점입니다. 병렬 경로가 2뿐이라 같은 도체로 더 높은 전압을 얻습니다.
- 4극 단중 중권에서 전기자 전류 40A일 때 각 병렬 회로 전류는?
- 중권은 a = 극수 = 4이므로 40÷4 = 10A입니다.
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