전기기사 전기기기 이론: 02-05 직류 전동기 빈출 개념 체크

전기기사 전기기기 이론 : 02-05 직류 전동기 빈출 개념 체크

전기기사 시험에서 직류 전동기는 중요한 시험 범위에 속하며, 자주 등장하는 개념들을 잘 숙지해야 합니다. 특히 운전 방식, 속도 및 토크 제어, 효율, 손실 등은 시험에서 자주 출제되므로 각 개념을 잘 정리하는 것이 중요합니다. 이번 포스팅에서는 직류 전동기의 빈출 개념을 간단히 체크해 보겠습니다.

 

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1. 직류 전동기의 운전 방식

직류 전동기의 운전에서 가장 중요한 개념은 속도와 토크의 제어입니다.

다양한 제어 방식을 이해하고, 각각의 특징과 장단점을 파악하는 것이 핵심입니다.

 

1.1 속도 제어 방식

• 전압 제어 방식: 전기자에 인가되는 전압을 조절해 속도를 제어합니다. 높은 제어 정밀도를 갖습니다.
• 계자 제어 방식: 계자 전류를 조절하여 자기장을 변화시켜 속도를 조정합니다. 넓은 속도 범위에서의 조정이 가능합니다.
• 저항 제어 방식: 전기자 회로에 저항을 추가하여 전류를 조절함으로써 속도를 제어하는 방식으로, 초기 비용은 저렴하나 손실이 발생할 수 있습니다.

 

1.2 토크 제어 방식

• 고정 토크 운전: 계자 자속을 일정하게 유지하고 전기자 전류를 조절하여 일정한 토크를 발생시킵니다.
• 가변 토크 운전: 부하 조건에 따라 토크를 조정할 수 있어, 부하 변동이 큰 경우 유리합니다.

 

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2. 직류 전동기의 효율과 손실

직류 전동기에서 효율을 높이기 위해서는 손실을 줄이는 것이 중요합니다.

손실의 종류와 각 손실을 줄이는 방법을 이해하면 효율 계산 문제를 쉽게 풀 수 있습니다.

 

2.1 전동기 효율 공식

직류 전동기의 효율((\eta))은 다음과 같이 계산됩니다:

$
\eta = \frac{P_{out}}{P_{in}} \times 100
$

여기서 $P_{out}$은 기계적 출력, $P_{in}$은 전기적 입력을 나타냅니다.

 

2.2 전동기 손실의 종류

• 전기적 손실: 전기자 저항 손실과 계자 저항 손실이 대표적입니다.
• 기계적 손실: 베어링 마찰, 공기 저항 등으로 발생합니다.
• 자속 손실: 철심에서 발생하는 히스테리시스 손실과 와전류 손실이 주요 원인입니다.

 

2.3 효율 향상 방법

효율을 높이기 위해서는 각 손실을 줄이기 위한 방법이 필요합니다.

• 전기적 손실 감소: 고품질 저항 재료 사용
• 기계적 손실 감소: 고효율 베어링 및 윤활 처리
• 자속 손실 감소: 철심 품질 개선 및 절연 강화

 

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3. Q&A 빈출 개념 정리

Q1: 직류 전동기 속도 제어 방식 중 정밀 제어가 가능한 방식은 무엇인가요?

A1: 전압 제어 방식은 전기자에 인가되는 전압을 조절해 정밀한 속도 제어가 가능합니다.

 

Q2: 전동기 효율을 계산할 때 사용하는 공식은 무엇인가요?

A2: 전동기 효율 공식은 $\eta = \frac{P_{out}}{P_{in}} \times 100$입니다.

 

Q3: 전기적 손실, 기계적 손실, 자속 손실의 예를 각각 하나씩 설명하세요.

A3:

• 전기적 손실: 전기자 저항 손실
• 기계적 손실: 베어링 마찰 손실
• 자속 손실: 히스테리시스 손실