개념 한 쪽
시동장치 검사는 기동전동기(시동 모터)의 전기적 공급 상태와 기계적 전달 상태를 확인하는 점검이다. 전기적 측면에서는 배터리 전압, 단자 접촉 상태, 회로의 전류 소모 등을 확인하여 전압강하나 과다 전류로 인한 성능 저하 여부를 판정한다. 기계적 측면에서는 피니언과 링기어의 물림 상태와 마모를 검사하여 회전력 전달 이상 여부를 확인한다. 이러한 점검으로 모터 회전은 정상이나 기관이 크랭킹되지 않는 상황이나, 모터 회전이 느린 상황의 원인을 구분하여 적절한 수리를 진행한다.
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출제기준 단원 「시동장치 검사」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 배터리-전동기 배치 이유 판단 | 1 | 배터리와 기동전동기 근접 배치의 목적을 전압강하 관점에서 설명하라 |
| 전력·마력 계산 | 1 | 전압과 전류로부터 전동기 마력을 계산하라 |
| 회전은 있으나 시동 불가 원인 특정 | 1 | 모터 회전은 있으나 엔진이 크랭킹되지 않는 원인을 기계적 관점에서 지목하라 |
시동 모터의 회전 속도와 토크는 인가 전압과 전류에 의해 결정된다고 본다. 배터리에서 시동 모터로 들어오는 주요 단자(B단자) 접촉이 불량하면 접촉저항이 증가하여 전압강하가 발생하고, 모터에 실제로 도달하는 전압이 낮아져 회전수와 토크가 감소한다고 설명한다. 따라서 '접촉 불량 → 저항 증가 → 전압강하 → 성능 저하'의 인과관계를 통해 전기적 원인을 판단해야 한다고 지적한다.
직권식(직류 직권) 시동 전동기는 전기자와 계자 코일이 직렬 연결되어 큰 기동 토크를 낼 수 있으므로 시동용으로 적합하다고 본다. 전기자 전류는 역기전력과의 관계 I_a = (V - E_b)/R_a에 의해 결정되므로, 역기전력에 전류가 그 자체로 비례한다고 단순히 말할 수 없다고 지적한다. 직권 전동기는 큰 토크, 속도 변동이 크다는 특성을 갖는다고 정리한다.
기동전동기가 정상적으로 회전하는데 기관이 시동되지 않는 경우는 전기적 공급 이상보다는 기계적 전달계의 불량을 먼저 의심해야 한다고 본다. 구체적으로 피니언 기어의 절손이나 물림 실패는 모터 회전을 엔진 크랭크로 전달하지 못하므로 모터는 돌지만 기관이 크랭킹되지 않는 대표적 원인이라고 설명한다.
기동전동기와 배터리는 가능한 한 가까운 위치에 배치해야 한다고 본다. 이는 기동 시에 흐르는 큰 전류로 인해 배선 길이가 길면 선로 저항에 의한 전압강하가 커져 기동 토크가 저하되기 때문이다. 따라서 배선 저항과 전압강하를 최소화하는 배치와 단자 접촉 상태 점검이 시동장치 검사에서 핵심 사항이라고 정리한다.
문제: 시동 모터에 흐르는 전류가 120A이고 배터리 전압이 12V일 때 이 모터의 마력(PS)을 계산하라. 풀이: 전력(W)은 전압과 전류의 곱이므로 P = V × I = 12 × 120 = 1440 W이다. 마력(PS)은 전력(W)을 736으로 나누어 구하므로 PS = 1440 ÷ 736 ≈ 1.956 PS이다. 따라서 약 1.95 PS가 나온다고 결론짓는다.
문제: 시동 모터는 정상적으로 회전하지만 엔진이 회전(크랭킹)하지 않을 경우 의심할 만한 원인을 서술하라. 풀이: 전기적 공급이 정상이라면 동력 전달계의 문제로 보아 피니언 기어의 절손이나 물림 실패를 우선 점검한다. 피니언이 링기어와 물리지 않으면 모터 회전이 엔진 회전으로 전달되지 않으므로 기계적 손상 여부를 확인해야 한다고 결론짓는다.
배터리와 기동전동기가 가능한 한 서로 가깝게 배치해 있는 이유로 거리가 먼 것은?
정답 ① · 문항은 배터리와 기동전동기를 가깝게 배치하는 이유들 중 거리가 먼 것을 찾는 문제이다. 기동 시 큰 전류가 흐르므로 길이가 짧을수록 연결 케이블의 전압강하와 선로 저항에 의한 손실이 줄어들어 기동토크가 확보되고 효율이 좋아진다.
전동기 기동 시 큰 전류가 흐르므로 거리를 두면 전압강하와 손실이 커져 정답은 전압강하가 큰 케이블을 쓰기 위함이 아닌 것이다.
기동전동기의 전류 소모가 120A이고, 축전지 전압이 12V일 때 이 엔진에 사용되는 기동전동기 마력은?
정답 ② · 문항은 기동전동기의 소모전류와 배터리 전압으로부터 기동전동기 마력을 구하는 계산 문제이다. 전력은 전압 × 전류로 구하므로 12V × 120A = 1440W이고, 이를 PS로 환산하려면 1PS ≈ 736W를 사용하여 1440 / 736 ≈ 1.956PS가 된다.
기동전동기 마력은 전압과 전류의 곱(W)을 736으로 나누어 PS로 환산합니다.
기동 전동기는 정상 회전하나 엔진이 크랭킹 되지 않을 때 고장 원인으로 가장 적합한 것은?
정답 ③ · 문제는 기동 전동기는 정상 회전하나 엔진 크랭킹이 되지 않을 때 가장 적합한 고장 원인을 묻는다. 전동기가 회전한다는 것은 전기적 구동 회로가 정상이라는 의미이므로 동력 전달부인 피니언 기어의 물림 실패나 절손에 의해 크랭킹이 전달되지 않는 기계적 문제가 의심된다.
모터는 회전하나 크랭킹이 안 되면 구동 회로는 정상이고 기어 물림에 문제가 있으므로 피니언 기어 손상을 의심해야 한다.
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