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전기산업기사 직류전동기의 특성 — 전압제어·워드 레오나드·종류별 정속성

직류전동기의 특성 문항은 속도제어법의 우열이 중심이다 — 광범위 제어와 운전효율을 함께 주는 전압제어가 답으로 반복된다. 종류별 속도 변동과 토크 계산이 곁들인다.

2026-10-20 기준 · 전기산업기사 대시보드

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시험에 이렇게 나온다

출제기준 단원 「직류전동기의 특성 등」의 공개 문제 10개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.

묻는 꼴문제 수무엇을 묻나
속도제어법 우열3광범위 제어·운전효율 최고 방법(전압제어) 고르기
레오나드 방식2워드 레오나드 = 전압제어 판정과 정지 방식 설명의 오류
역기전력·토크2역기전력 성질(방향 무관)과 토크 식 계산
종류별 정속성2직권의 속도 요동·슈라게와 비슷한 종류(분권) 고르기
정격 용어1없는 용어(순시정격) 가려내기

가장 자주 묻는 것은 속도제어법 우열입니다.

뜻

속도제어법은 전압제어·계자제어·저항제어(직렬·병렬)로 나뉘는데, 시험의 답은 거의 정해져 있다 — 광범위한 속도제어가 가능하면서 운전효율까지 좋은 것은 전압제어다. 전압제어는 저항에 의한 손실이 없이 전기자 전압을 넓게 연속적으로 바꾼다. 대표 구현이 워드 레오나드 방식이다 — 타여자 발전기의 계자전류를 조정해 출력 직류전압을 가변하고 그 전압을 전동기 전기자에 공급해 속도를 원활하게 제어하며, 사이리스터 정류기를 쓴 정지 레오나드 방식도 있다. 정지 워드레오나드는 정토크 가변속 용도(제철 압연기·엘리베이터·권상기 등)에 맞고, 직권전동기의 저항제어와 조합한다는 설명은 틀린 보기로 나온다.

종류별 속도 성질도 축이다. 직권전동기는 부하가 늘면 계자전류가 함께 커져 자속이 급증해 속도가 크게 떨어지는, 부하 변동에 속도가 가장 요동치는 성격이다. 분권전동기는 부하에 관계없이 속도가 거의 일정한 정속성을 보인다. 슈라게 전동기(3상 분권정류자전동기)는 브러시 이동으로 광범위한 속도제어와 정속성을 얻어 직류 분권전동기와 특성이 가장 비슷하다.

기본 양식도 다시 등장한다 — 역기전력 E = kφN은 자속과 속도에 비례하는 크기만 가지고 회전 방향과 무관하며, 커질수록 전기자전류는 줄어든다. 발생 토크는 T = ZφIaP/(2πa)로 잰다(중권 a = P). 정격 표시는 연속·단시간·반복(반복단시간) 정격이고 순시정격이란 용어는 없다.

공식 교재로 짚기

학습목표: 계자 저항 조절이나 타여자 발전기를 사용해 전동기 전압을 변화시키는 레오나드법의 원리를 설명할 수 있다.

계자 저항을 가감하여 발전기 전압을 변화기키며 주 여자 전동기로 타여자 전동기를 사용하고

NCS 학습모듈 1901050109 직류전동기 설계 · 2-2. 직류전동기의 분류 및 동작 특성 파악

예제

① 속도제어 우열: 전압제어 = 광범위·연속·무저항손실 → 운전효율 최고. ② 워드 레오나드 = 타여자 발전기 계자전류로 공급전압 가변(전압제어법) · 정지 레오나드 = 사이리스터 정류기 · 용도 = 정토크 가변속(압연기·엘리베이터). ③ 토크 T = ZφIaP/(2πa) — 500도체·6극 중권·0.01Wb·100A → 약 8.12kg·m.

대표 기출 3문항

직류전동기의 역기전력에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 역기전력은 속도에 비례한다.
  2. 역기전력은 회전방향에 따라 크기가 다르다.
  3. 역기전력이 증가할수록 전기자 전류는 감소한다.
  4. 부하가 걸려 있을 때에는 역기전력은 공급전압보다 크기가 작다.
정답과 해설 보기

정답 ② · 직류전동기의 역기전력은 E=pZ60aϕN=kϕNE=\dfrac{pZ}{60a}\phi N=k\phi N 으로, 자속과 회전속도에 비례하는 크기만 갖고 회전방향과는 무관합니다. 따라서 "회전방향에 따라 크기가 다르다"는 2번이 틀린 설명으로 정답(틀린 것)입니다.

역기전력 E=kφN는 자속과 속도에 비례하는 크기일 뿐 회전방향과는 무관하다.

직류전동기 중 부하가 변하면 속도가 심하게 변하는 전동기는?

  1. 분권 전동기
  2. 직권 전동기
  3. 차동 복권 전동기
  4. 가동 복권 전동기
정답과 해설 보기

정답 ② · 직권전동기는 계자권선이 전기자와 직렬이라 부하가 늘면 전기자전류(=계자전류)가 함께 커져 자속이 급증하고, 속도 N∝V−IaRaϕN\propto\dfrac{V-I_aR_a}{\phi} 에서 자속이 커지면 속도가 크게 떨어집니다. 즉 부하 변동에 따라 속도가 심하게 변합니다.

직권전동기는 계자전류(=전기자전류)가 부하와 함께 커져 자속이 급증하므로 속도가 심하게 변한다.

직류전동기의 속도제어 방법에서 광범위한 속도제어가 가능하며, 운전효율이 가장 좋은 방법은?

  1. 계자제어
  2. 전압제어
  3. 직렬 저항제어
  4. 병렬 저항제어
정답과 해설 보기

정답 ② · 직류전동기의 속도제어는 계자제어·전압제어·저항제어로 나뉜다. **전압제어**는 전기자에 인가하는 전압을 워드-레오나드 방식이나 정지 레오나드(사이리스터) 방식으로 광범위하게 조정할 수 있고, 저항에 의한 손실이 없어 운전효율이 가장 우수하다.

직류전동기 전압제어는 저항손실 없이 광범위 제어가 가능해 효율이 가장 좋다.

자주 묻는 물음

광범위한 속도제어와 높은 운전효율을 함께 주는 제어법은?
전압제어입니다. 저항손실 없이 전기자 전압을 넓은 범위에서 연속적으로 바꿉니다. 계자제어·저항제어는 이 기준에 밀립니다.
워드 레오나드 방식은 어떤 제어법인가요?
전압제어법의 대표 예입니다. 타여자 발전기의 계자전류를 조정해 출력 전압을 가변하고 그 전압으로 전동기 속도를 제어합니다.
슈라게 전동기와 특성이 가장 비슷한 직류전동기는?
분권 전동기입니다. 둘 다 부하가 바뀌어도 속도가 거의 유지되는 정속성을 가집니다.
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