개념 한 쪽
펄스전동기와 서보전동기는 제어 신호에 따라 정밀한 회전 동작을 만드는 조작기기에 속한다는 점이 핵심이다. 전기식 조작기기는 전기 신호나 전원을 동력으로 사용하고, 공압식 장치와 구별하여 분류해야 한다. AC 서보전동기는 2상 권선에 90도 위상차 전압을 걸어 회전 자계를 만들어 구동하는 원리가 중요하다.
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출제기준 단원 「펄스전동기」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 조작기기 분류 | 1 | 서보전동기를 제어계의 어느 부분에 속하는지 묻는 문제 |
| 서보 특성 판별 | 1 | 서보전동기의 발열·응답성·구동 방식에 대한 옳고 그름을 판단하는 문제 |
| AC 서보 원리 | 1 | AC 서보전동기가 2상 권선과 90도 위상차로 회전 자계를 만드는 원리를 확인하는 문제 |
전기식 조작기기는 전기 신호나 전원을 이용하여 기계적 동작을 수행하는 장치를 말한다는 점을 이해해야 한다. 서보전동기와 펄스 전동기 등은 명령 신호를 받아 실제로 기계적 출력을 만드는 출력부로, 자동제어 계통에서 조작기기에 해당한다는 분류 원리를 따른다.
서보전동기는 정밀한 위치나 속도 제어가 요구되는 응용에서 사용된다는 점을 기억해야 한다는 특징을 가진다. 이들은 자주 기동·정지·역전을 반복하며 높은 속응성과 신뢰도를 요구하므로 고출력 밀도에서 발열이 크고 냉각 수단이 필요하다는 점을 강조한다.
서보전동기는 직류(DC) 방식과 교류(AC) 방식이 모두 존재한다는 사실을 숙지해야 한다는 점을 명확히 한다. 직류형과 교류형 서보모터는 각각의 응답 특성과 적용 분야 차이가 있으나, 핵심은 '정밀 제어' 능력이라는 공통 요소이다.
AC 서보전동기는 내부에 두 개의 권선이 있고 이들에 90도 위상차가 있는 2상 전압을 인가하여 회전 자계를 형성함으로써 회전력을 얻는다는 원리를 따른다. 이 원리는 회전 자계의 생성 메커니즘을 이해할 때 핵심적인 설명이 된다.
또한 전기식 구동 장치와 대비되는 공압식 장치의 예로서 다이어프램 밸브는 공기 압력을 동력으로 동작하므로 전기식 조작기기에 포함되지 않는다는 구분이 실전 문제에서 자주 쓰인다는 점을 기억해야 한다.
서보전동기가 조작기기에 속하는지를 묻는 문제는 제어계의 입출력 흐름을 파악하여 '출력을 만들어 실제로 움직임을 발생시키는 장치'를 조작기기로 분류하면 맞추기 쉽다. 펄스전동기나 서보전동기는 모두 이 범주에 해당한다는 점을 이용하여 정답을 도출한다.
AC 서보의 동작 원리를 묻는 문제는 '2상 권선에 90도 위상차 전압을 인가하면 회전 자계가 생성된다'는 표현을 떠올리면 정답을 찾기 쉽다. 권선과 위상차의 조합이 회전 자계 생성의 핵심이라는 점을 확인하면 된다.
전기식과 공압식의 동력원을 구분하는 문제에서는 전자밸브와 다이어프램 밸브의 동력원을 비교하면 된다. 전자밸브는 전자기력을 이용하는 전기식이고, 다이어프램 밸브는 공기 압력을 이용하는 공압식이라는 차이로 오답을 제거한다.
서보전동기의 특징을 묻는 문제는 '고출력 밀도→발열 큼→냉각 필요'와 '직류·교류 모두 존재' 및 '정밀 위치 제어'를 핵심 키워드로 삼아 선지 판별을 진행하면 정답에 도달한다.
제어기기에는 검출기, 변환기, 증폭기, 조작기기 등이 있다. 서보전동기(Servo motor)는 어디에 속하는가?
정답 ② · 문제는 서보전동기의 제어기기 분류상 위치를 묻고 있다. 서보전동기는 제어 신호에 따라 실제로 기계적 위치·속도·토크를 만들어내는 구동기이며 최종적으로 시스템을 동작시키는 출력 장치이므로 조작기기에 해당한다.
서보전동기는 제어 신호에 따라 기계적 위치나 속도를 정밀하게 조절하는 출력 장치이므로 조작기기에 해당합니다.
서보전동기에 필요한 특징을 설명한 것으로 옳지 않은 것은?
정답 ② · 문제는 서보전동기가 갖추어야 할 특징 중 옳지 않은 것을 묻고 있다. 서보전동기는 정밀 위치·속도 제어를 위해 정·역회전이 가능하고 저속에서 거침없는 운전과 급가속·급감속이 가능한 특성이 요구된다.
AC 서보 전동기에 대한 설명 중 옳은 것은?
정답 ② · 문항은 AC 서보 전동기의 구동 원리 중 옳은 것을 묻고 있다. AC 서보는 두 개의 고정자 권선에 90도 위상차를 둔 2상 교류를 인가하여 회전자계를 만들고 정밀한 회전 제어를 수행하므로 이 설명이 맞다.
AC 서보 전동기는 두 고정자 권선에 90도 위상차 전압을 인가해 회전 자계를 생성한다.
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