Q42
직류전동기
분권전동기
그림과 같이 계자권선을 전기자와 「병렬」로 접속한 직류전동기의 종류와 특성으로 옳은 것은?
💡 해설 보기
분권전동기
계자가 전기자와 병렬이라 단자전압이 일정하면 자속 \(\phi\)가 거의 일정합니다.
\[ N=\frac{V-I_aR_a}{k\phi},\quad T=k\phi I_a \]
→ 정속도 특성, 토크는 전기자전류에 비례. 공작기계·송풍기 등 일정 속도가 필요한 곳에 사용합니다. (계자 단선 시 위험속도 주의)
계자가 전기자와 병렬이라 단자전압이 일정하면 자속 \(\phi\)가 거의 일정합니다.
\[ N=\frac{V-I_aR_a}{k\phi},\quad T=k\phi I_a \]
→ 정속도 특성, 토크는 전기자전류에 비례. 공작기계·송풍기 등 일정 속도가 필요한 곳에 사용합니다. (계자 단선 시 위험속도 주의)
Q43
직류전동기
직권전동기
그림과 같이 계자권선을 전기자와 「직렬」로 접속한 직류전동기에서 토크 \(T\)와 전기자전류 \(I_a\)의 관계는? (자기포화 전)
💡 해설 보기
직권전동기
계자가 전기자와 직렬이므로 자속 \(\phi \propto I_a\)(포화 전).
\[ T=k\phi I_a \propto I_a \cdot I_a = I_a^2 \]
기동토크가 매우 커서 전동차·기중기·크레인에 사용합니다. 속도는 \(N \propto 1/I_a\).
계자가 전기자와 직렬이므로 자속 \(\phi \propto I_a\)(포화 전).
\[ T=k\phi I_a \propto I_a \cdot I_a = I_a^2 \]
기동토크가 매우 커서 전동차·기중기·크레인에 사용합니다. 속도는 \(N \propto 1/I_a\).
Q44
직류전동기
직권전동기 무부하
직권전동기를 무부하(또는 경부하)로 운전하면 안 되는 이유로 옳은 것은?
💡 해설 보기
직권전동기 무부하 금지
직권은 \(\phi \propto I_a\)이고 \(N \propto 1/\phi \propto 1/I_a\)입니다.
무부하가 되면 \(I_a\)가 매우 작아져 자속이 감소하고 속도가 급상승하여 위험속도에 도달합니다.
→ 벨트 운전을 금지하고 기어·체인 등 직결 부하로 사용합니다.
직권은 \(\phi \propto I_a\)이고 \(N \propto 1/\phi \propto 1/I_a\)입니다.
무부하가 되면 \(I_a\)가 매우 작아져 자속이 감소하고 속도가 급상승하여 위험속도에 도달합니다.
→ 벨트 운전을 금지하고 기어·체인 등 직결 부하로 사용합니다.
Q45
직류전동기
용도
부하 변동에도 속도를 거의 일정하게 유지해야 하는 공작기계에 가장 적합한 직류전동기는?
💡 해설 보기
변압기 핵심
\(E=4.44fN\phi_m\), 권수비 \(a=\dfrac{N_1}{N_2}=\dfrac{V_1}{V_2}\), 전압변동률 \(\varepsilon=p\cos\theta+q\sin\theta\), 최대효율(철손=동손), 병렬운전(극성·권수비·%Z 일치).
풀이
용도별 직류전동기
• 분권: 정속도 → 공작기계·송풍기·펌프
• 직권: 큰 기동토크 → 전동차·기중기·크레인
• 가동복권: 큰 기동토크+무부하 안전 → 압연기·엘리베이터
정속도가 필요하면 분권전동기가 적합합니다.
\(E=4.44fN\phi_m\), 권수비 \(a=\dfrac{N_1}{N_2}=\dfrac{V_1}{V_2}\), 전압변동률 \(\varepsilon=p\cos\theta+q\sin\theta\), 최대효율(철손=동손), 병렬운전(극성·권수비·%Z 일치).
풀이
용도별 직류전동기
• 분권: 정속도 → 공작기계·송풍기·펌프
• 직권: 큰 기동토크 → 전동차·기중기·크레인
• 가동복권: 큰 기동토크+무부하 안전 → 압연기·엘리베이터
정속도가 필요하면 분권전동기가 적합합니다.
Q46
직류전동기
복권전동기
복권전동기에서 직권계자와 분권계자의 자속 방향이 「같아」 서로 보강되는 결선은?
💡 해설 보기
복권전동기
• 가동(화동)복권: 직권·분권 자속이 같은 방향으로 합쳐짐 → 기동토크 크고 무부하에서도 안전(분권 성분이 속도 폭주 방지)
• 차동복권: 자속이 반대 방향으로 상쇄 → 정속도에 가깝지만 불안정해 실용성이 낮음
큰 기동토크와 안전한 운전이 필요하면 가동복권을 사용합니다.
• 가동(화동)복권: 직권·분권 자속이 같은 방향으로 합쳐짐 → 기동토크 크고 무부하에서도 안전(분권 성분이 속도 폭주 방지)
• 차동복권: 자속이 반대 방향으로 상쇄 → 정속도에 가깝지만 불안정해 실용성이 낮음
큰 기동토크와 안전한 운전이 필요하면 가동복권을 사용합니다.
Q119
직류전동기
역기전력
단자전압 100 V, 전기자전류 10 A, 전기자저항 0.5 Ω인 직류 분권전동기의 역기전력은?
💡 해설 보기
역기전력
전동기에서 회전으로 유기되는 기전력.
\[ E=V-I_aR_a=k\phi N \]속도·자속에 비례하며, 공급전압에서 이만큼을 뺀 전압이 전기자저항에 걸립니다.
풀이
직류전동기 역기전력
\[ E=V-I_a R_a=100-10\times0.5=95\ \text{V} \]
(발전기는 \(E=V+I_aR_a\)) 회전속도 \(N=\dfrac{E}{k\phi}\).
전동기에서 회전으로 유기되는 기전력.
\[ E=V-I_aR_a=k\phi N \]속도·자속에 비례하며, 공급전압에서 이만큼을 뺀 전압이 전기자저항에 걸립니다.
풀이
직류전동기 역기전력
\[ E=V-I_a R_a=100-10\times0.5=95\ \text{V} \]
(발전기는 \(E=V+I_aR_a\)) 회전속도 \(N=\dfrac{E}{k\phi}\).
Q219
직류전동기
속도제어
📄 2020.8 기출
직류전동기의 속도제어법이 <u>아닌</u> 것은?
💡 해설 보기
유도전동기 속도제어
\(N=\dfrac{120f}{P}(1-s)\)에서 세 인자를 조절: ① 주파수 제어(VVVF) ② 극수 변환 ③ 2차저항/2차여자(슬립 제어). 직류기는 계자·전압(워드레너드)·저항 제어.
풀이
직류전동기 속도제어는 계자·전압·저항 제어의 3가지. '전력 제어법'은 없습니다.
\(N=\dfrac{120f}{P}(1-s)\)에서 세 인자를 조절: ① 주파수 제어(VVVF) ② 극수 변환 ③ 2차저항/2차여자(슬립 제어). 직류기는 계자·전압(워드레너드)·저항 제어.
풀이
직류전동기 속도제어는 계자·전압·저항 제어의 3가지. '전력 제어법'은 없습니다.
Q222
직류전동기
토크
📄 2020.6 기출
단자전압 110V, 전기자전류 15A, 전기자저항 2Ω, 1800rpm 직류 분권전동기의 토크는 약 몇 N·m인가?
💡 해설 보기
역기전력 \(E=V-I_aR_a=110-15\times2=80\)V. 출력 \(P=EI_a=1200\)W. \(\omega=\frac{2\pi\times1800}{60}=188.5\). \(T=P/\omega\approx6.4\,\text{N·m}\).
Q229
직류전동기
워드레오나드
📄 2020.6 기출
직류전동기 워드 레오나드 속도제어 방식은?
💡 해설 보기
변압기 핵심
\(E=4.44fN\phi_m\), 권수비 \(a=\dfrac{N_1}{N_2}=\dfrac{V_1}{V_2}\), 전압변동률 \(\varepsilon=p\cos\theta+q\sin\theta\), 최대효율(철손=동손), 병렬운전(극성·권수비·%Z 일치).
풀이
워드 레오나드·일그너 방식은 전압제어로 광범위·원활한 속도제어가 가능합니다.
\(E=4.44fN\phi_m\), 권수비 \(a=\dfrac{N_1}{N_2}=\dfrac{V_1}{V_2}\), 전압변동률 \(\varepsilon=p\cos\theta+q\sin\theta\), 최대효율(철손=동손), 병렬운전(극성·권수비·%Z 일치).
풀이
워드 레오나드·일그너 방식은 전압제어로 광범위·원활한 속도제어가 가능합니다.
Q249
직류전동기
속도특성
📄 2019.8 기출
직류전동기 속도특성곡선에서 부하 증가 시 속도 강하가 가장 큰 것부터 순서로 옳은 것은?
💡 해설 보기
속도특성·제어
유도기 \(N=\dfrac{120f}{P}(1-s)\): 주파수·극수·2차저항 제어. 직류기 \(N=\dfrac{V-I_aR_a}{k\phi}\): 전압·계자·저항 제어.
풀이
부하 증가 시 속도강하 큰 순: 직권 > 가동복권 > 분권 > 차동복권(차동복권은 오히려 상승 경향).
유도기 \(N=\dfrac{120f}{P}(1-s)\): 주파수·극수·2차저항 제어. 직류기 \(N=\dfrac{V-I_aR_a}{k\phi}\): 전압·계자·저항 제어.
풀이
부하 증가 시 속도강하 큰 순: 직권 > 가동복권 > 분권 > 차동복권(차동복권은 오히려 상승 경향).
Q282
직류전동기
속도특성
📄 2019.3 기출
✎ 유사
직류전동기에서 속도가 부하에 따라 거의 일정한 것(ⓐ)과 크게 변하는 것(ⓑ)을 옳게 짝지은 것은?
💡 해설 보기
속도특성·제어
유도기 \(N=\dfrac{120f}{P}(1-s)\): 주파수·극수·2차저항 제어. 직류기 \(N=\dfrac{V-I_aR_a}{k\phi}\): 전압·계자·저항 제어.
풀이
분권전동기는 속도가 거의 일정(정속도), 직권전동기는 부하에 따라 속도가 크게 변합니다.
유도기 \(N=\dfrac{120f}{P}(1-s)\): 주파수·극수·2차저항 제어. 직류기 \(N=\dfrac{V-I_aR_a}{k\phi}\): 전압·계자·저항 제어.
풀이
분권전동기는 속도가 거의 일정(정속도), 직권전동기는 부하에 따라 속도가 크게 변합니다.
Q296
직류전동기
토크
📄 2019.3 기출
직류 분권전동기가 전기자전류 100A에서 50kg·m 토크를 낼 때, 전류가 120A로 증가하면 토크는 몇 kg·m인가?
💡 해설 보기
유도전동기 토크
\[ T=974\frac{P[\text{kW}]}{N}[\text{kg·m}],\qquad T\propto V^2 \]토크는 공극전력 \(P_2\)에 비례하고 전압의 제곱에 비례합니다(\(P_2:P_{c2}:P_o=1:s:1-s\)).
풀이
분권전동기는 자속 일정이라 \(T\propto I_a\). \(50\times\dfrac{120}{100}=60\,\text{kg·m}\).
\[ T=974\frac{P[\text{kW}]}{N}[\text{kg·m}],\qquad T\propto V^2 \]토크는 공극전력 \(P_2\)에 비례하고 전압의 제곱에 비례합니다(\(P_2:P_{c2}:P_o=1:s:1-s\)).
풀이
분권전동기는 자속 일정이라 \(T\propto I_a\). \(50\times\dfrac{120}{100}=60\,\text{kg·m}\).
Q316
직류전동기
전기자 전류
📄 2018.8 기출
200V·10kW 직류 분권전동기(Ra=0.2Ω, Rf=40Ω)에서 정격전압·선전류 15A일 때 전기자 전류는 몇 A인가?
💡 해설 보기
직류기 핵심
\(E=\dfrac{pZ\phi N}{60a}=k\phi N\)(중권 a=p·파권 a=2), 발전기 \(E=V+I_aR_a\)·전동기 \(E=V-I_aR_a\), 토크 \(T=k\phi I_a\), 정류 개선(보극·보상권선).
풀이
계자전류 \(I_f=\dfrac{200}{40}=5\)A. 전기자전류 \(I_a=I-I_f=15-5=10\,\text{A}\).
\(E=\dfrac{pZ\phi N}{60a}=k\phi N\)(중권 a=p·파권 a=2), 발전기 \(E=V+I_aR_a\)·전동기 \(E=V-I_aR_a\), 토크 \(T=k\phi I_a\), 정류 개선(보극·보상권선).
풀이
계자전류 \(I_f=\dfrac{200}{40}=5\)A. 전기자전류 \(I_a=I-I_f=15-5=10\,\text{A}\).
Q357
직류전동기
자속
📄 2018.3 기출
직류전동기 회전수를 1/2로 하려면 계자자속을 어떻게 하는가?
💡 해설 보기
변압기 자속
\[ \phi_m=\frac{E}{4.44fN}=B_m S \]전압/주파수에 의해 정해지며, 자속밀도 \(B_m=\phi_m/S\).
풀이
\(N\propto\dfrac{1}{\phi}\) → 속도를 1/2로 하려면 자속을 2배로.
\[ \phi_m=\frac{E}{4.44fN}=B_m S \]전압/주파수에 의해 정해지며, 자속밀도 \(B_m=\phi_m/S\).
풀이
\(N\propto\dfrac{1}{\phi}\) → 속도를 1/2로 하려면 자속을 2배로.
Q366
직류전동기
토크
📄 2017.8 기출
✎ 유사
전기자전류 10A에서 5kg·m 토크인 직류전동기의 계자속이 80%로 감소하면 토크는 몇 kg·m인가?
💡 해설 보기
유도전동기 토크
\[ T=974\frac{P[\text{kW}]}{N}[\text{kg·m}],\qquad T\propto V^2 \]토크는 공극전력 \(P_2\)에 비례하고 전압의 제곱에 비례합니다(\(P_2:P_{c2}:P_o=1:s:1-s\)).
풀이
\(T\propto\phi I_a\). 자속 0.8배 → \(T=5\times0.8\times1.2\approx4.8\)(전류 반영).
\[ T=974\frac{P[\text{kW}]}{N}[\text{kg·m}],\qquad T\propto V^2 \]토크는 공극전력 \(P_2\)에 비례하고 전압의 제곱에 비례합니다(\(P_2:P_{c2}:P_o=1:s:1-s\)).
풀이
\(T\propto\phi I_a\). 자속 0.8배 → \(T=5\times0.8\times1.2\approx4.8\)(전류 반영).
Q372
직류전동기
속도제어
📄 2017.8 기출
직류전동기 속도제어법이 <u>아닌</u> 것은?
💡 해설 보기
유도전동기 속도제어
\(N=\dfrac{120f}{P}(1-s)\)에서 세 인자를 조절: ① 주파수 제어(VVVF) ② 극수 변환 ③ 2차저항/2차여자(슬립 제어). 직류기는 계자·전압(워드레너드)·저항 제어.
풀이
직류전동기는 계자·전압·저항 제어. 주파수 제어는 교류기용입니다.
\(N=\dfrac{120f}{P}(1-s)\)에서 세 인자를 조절: ① 주파수 제어(VVVF) ② 극수 변환 ③ 2차저항/2차여자(슬립 제어). 직류기는 계자·전압(워드레너드)·저항 제어.
풀이
직류전동기는 계자·전압·저항 제어. 주파수 제어는 교류기용입니다.
Q383
직류전동기
계자 단선
📄 2017.5 기출
직류 분권전동기 무부하 운전 중 계자회로가 단선되면?
💡 해설 보기
직류기 핵심
\(E=\dfrac{pZ\phi N}{60a}=k\phi N\)(중권 a=p·파권 a=2), 발전기 \(E=V+I_aR_a\)·전동기 \(E=V-I_aR_a\), 토크 \(T=k\phi I_a\), 정류 개선(보극·보상권선).
풀이
계자 단선 → 자속 급감 → \(N\propto1/\phi\)로 과속(위험).
\(E=\dfrac{pZ\phi N}{60a}=k\phi N\)(중권 a=p·파권 a=2), 발전기 \(E=V+I_aR_a\)·전동기 \(E=V-I_aR_a\), 토크 \(T=k\phi I_a\), 정류 개선(보극·보상권선).
풀이
계자 단선 → 자속 급감 → \(N\propto1/\phi\)로 과속(위험).
Q385
직류전동기
규약효율
📄 2017.5 기출
✎ 유사
직류전동기 규약효율을 나타낸 식은?
💡 해설 보기
규약효율
\[ 발전기:\ \eta=\frac{출력}{출력+손실},\quad 전동기:\ \eta=\frac{입력-손실}{입력} \]손실을 규약으로 정해 계산한 효율입니다.
풀이
전동기 규약효율 \(=\dfrac{입력-손실}{입력}\times100\)(출력 기준).
\[ 발전기:\ \eta=\frac{출력}{출력+손실},\quad 전동기:\ \eta=\frac{입력-손실}{입력} \]손실을 규약으로 정해 계산한 효율입니다.
풀이
전동기 규약효율 \(=\dfrac{입력-손실}{입력}\times100\)(출력 기준).
Q386
직류전동기
정속도
📄 2017.5 기출
직류전동기 중 정속도 전동기로 볼 수 있는 것은?
💡 해설 보기
변압기 핵심
\(E=4.44fN\phi_m\), 권수비 \(a=\dfrac{N_1}{N_2}=\dfrac{V_1}{V_2}\), 전압변동률 \(\varepsilon=p\cos\theta+q\sin\theta\), 최대효율(철손=동손), 병렬운전(극성·권수비·%Z 일치).
풀이
타여자(및 분권) 전동기가 정속도 특성입니다.
\(E=4.44fN\phi_m\), 권수비 \(a=\dfrac{N_1}{N_2}=\dfrac{V_1}{V_2}\), 전압변동률 \(\varepsilon=p\cos\theta+q\sin\theta\), 최대효율(철손=동손), 병렬운전(극성·권수비·%Z 일치).
풀이
타여자(및 분권) 전동기가 정속도 특성입니다.
Q495
직류전동기
전기철도
📄 2015.8 기출
전기철도에 가장 적합한 직류전동기는?
💡 해설 보기
변압기 핵심
\(E=4.44fN\phi_m\), 권수비 \(a=\dfrac{N_1}{N_2}=\dfrac{V_1}{V_2}\), 전압변동률 \(\varepsilon=p\cos\theta+q\sin\theta\), 최대효율(철손=동손), 병렬운전(극성·권수비·%Z 일치).
풀이
기동토크가 크고 부하에 따라 속도가 변하는 직권전동기가 적합합니다.
\(E=4.44fN\phi_m\), 권수비 \(a=\dfrac{N_1}{N_2}=\dfrac{V_1}{V_2}\), 전압변동률 \(\varepsilon=p\cos\theta+q\sin\theta\), 최대효율(철손=동손), 병렬운전(극성·권수비·%Z 일치).
풀이
기동토크가 크고 부하에 따라 속도가 변하는 직권전동기가 적합합니다.
Q507
직류전동기
전기자전류
📄 2015.5 기출
역기전력 220V, 1200rpm, 토크 15kg·m 직류전동기의 전기자전류는 약 몇 A인가?
💡 해설 보기
유도기 기동
Y-Δ 기동은 기동전류·토크를 전전압의 1/3로. 단상유도기는 기동토크가 없어 보조권선(분상·콘덴서·셰이딩)으로 기동.
풀이
\(P=T\omega=147\times125.7\approx18480\)W, \(I_a=P/E=18480/220\approx84\,\text{A}\).
Y-Δ 기동은 기동전류·토크를 전전압의 1/3로. 단상유도기는 기동토크가 없어 보조권선(분상·콘덴서·셰이딩)으로 기동.
풀이
\(P=T\omega=147\times125.7\approx18480\)W, \(I_a=P/E=18480/220\approx84\,\text{A}\).
Q521
직류전동기
분권
📄 2015.3 기출
✎ 유사
10HP, 200V 직류 분권전동기(전부하 46A, Ra=0.25Ω)의 역기전력은 약 몇 V인가?
💡 해설 보기
직류기 핵심
\(E=\dfrac{pZ\phi N}{60a}=k\phi N\)(중권 a=p·파권 a=2), 발전기 \(E=V+I_aR_a\)·전동기 \(E=V-I_aR_a\), 토크 \(T=k\phi I_a\), 정류 개선(보극·보상권선).
풀이
\(E=V-I_aR_a\approx200-45\times0.25\approx188.5\,\text{V}\)(계자전류 제외).
\(E=\dfrac{pZ\phi N}{60a}=k\phi N\)(중권 a=p·파권 a=2), 발전기 \(E=V+I_aR_a\)·전동기 \(E=V-I_aR_a\), 토크 \(T=k\phi I_a\), 정류 개선(보극·보상권선).
풀이
\(E=V-I_aR_a\approx200-45\times0.25\approx188.5\,\text{V}\)(계자전류 제외).
Q523
직류전동기
제동법
📄 2015.3 기출
직류전동기 제동법이 <u>아닌</u> 것은?
💡 해설 보기
동기기 핵심
\(E=4.44fN\phi K_w\), 단락비 \(K_s=\dfrac{100}{\%Z_s}\), 동기임피던스 \(Z_s=\dfrac{V_{oc}/\sqrt3}{I_{sc}}\), V곡선(여자로 역률조정), 난조 방지 제동권선, 병렬운전(기전력·위상·주파수·파형).
풀이
2차저항제동은 유도전동기(권선형) 방식입니다.
\(E=4.44fN\phi K_w\), 단락비 \(K_s=\dfrac{100}{\%Z_s}\), 동기임피던스 \(Z_s=\dfrac{V_{oc}/\sqrt3}{I_{sc}}\), V곡선(여자로 역률조정), 난조 방지 제동권선, 병렬운전(기전력·위상·주파수·파형).
풀이
2차저항제동은 유도전동기(권선형) 방식입니다.
Q530
직류전동기
단상직권
📄 2015.3 기출
✎ 유사
전부하 1A, 역률 85%, 7500rpm, 100V·60Hz 2극 단상 직권전동기의 입력은 약 몇 W인가?
💡 해설 보기
단상 직권 정류자전동기
교·직 양용(만능전동기). 계자·전기자 직렬로 큰 기동토크. 정류 개선 위해 계자권선수↓·보상권선 사용. 전기청소기·드릴 등.
풀이
\(P_{in}=VI\cos\theta=100\times1\times0.85=85\,\text{W}\).
교·직 양용(만능전동기). 계자·전기자 직렬로 큰 기동토크. 정류 개선 위해 계자권선수↓·보상권선 사용. 전기청소기·드릴 등.
풀이
\(P_{in}=VI\cos\theta=100\times1\times0.85=85\,\text{W}\).
Q538
직류전동기
쿨롱력
📄 2015.3 기출
+20μC과 −3.2μC이 1.2m 간격일 때 작용하는 힘의 크기는 몇 N인가? (기기 응용)
💡 해설 보기
변압기 핵심
\(E=4.44fN\phi_m\), 권수비 \(a=\dfrac{N_1}{N_2}=\dfrac{V_1}{V_2}\), 전압변동률 \(\varepsilon=p\cos\theta+q\sin\theta\), 최대효율(철손=동손), 병렬운전(극성·권수비·%Z 일치).
풀이
\(F=9\times10^9\frac{20\times10^{-6}\times3.2\times10^{-6}}{1.2^2}=0.4\,\text{N}\).
\(E=4.44fN\phi_m\), 권수비 \(a=\dfrac{N_1}{N_2}=\dfrac{V_1}{V_2}\), 전압변동률 \(\varepsilon=p\cos\theta+q\sin\theta\), 최대효율(철손=동손), 병렬운전(극성·권수비·%Z 일치).
풀이
\(F=9\times10^9\frac{20\times10^{-6}\times3.2\times10^{-6}}{1.2^2}=0.4\,\text{N}\).
Q551
직류전동기
토크
📄 2014.8 기출
4극 중권 직류전동기, 도체수 160, 극당 자속 0.01Wb, 부하전류 100A일 때 발생토크는 약 몇 N·m인가?
💡 해설 보기
유도전동기 토크
\[ T=974\frac{P[\text{kW}]}{N}[\text{kg·m}],\qquad T\propto V^2 \]토크는 공극전력 \(P_2\)에 비례하고 전압의 제곱에 비례합니다(\(P_2:P_{c2}:P_o=1:s:1-s\)).
풀이
\(T=\dfrac{pZ\phi I_a}{2\pi a}=\dfrac{4\times160\times0.01\times100}{2\pi\times4}\approx25.5\,\text{N·m}\).
\[ T=974\frac{P[\text{kW}]}{N}[\text{kg·m}],\qquad T\propto V^2 \]토크는 공극전력 \(P_2\)에 비례하고 전압의 제곱에 비례합니다(\(P_2:P_{c2}:P_o=1:s:1-s\)).
풀이
\(T=\dfrac{pZ\phi I_a}{2\pi a}=\dfrac{4\times160\times0.01\times100}{2\pi\times4}\approx25.5\,\text{N·m}\).
Q561
직류전동기
동력계
📄 2014.5 기출
✎ 유사
5kW, 100V 직류 분권전동기를 전기동력계로 시험할 때 측정하는 것은?
💡 해설 보기
변압기 핵심
\(E=4.44fN\phi_m\), 권수비 \(a=\dfrac{N_1}{N_2}=\dfrac{V_1}{V_2}\), 전압변동률 \(\varepsilon=p\cos\theta+q\sin\theta\), 최대효율(철손=동손), 병렬운전(극성·권수비·%Z 일치).
풀이
전기동력계는 반작용 토크와 회전수로 출력을 측정합니다.
\(E=4.44fN\phi_m\), 권수비 \(a=\dfrac{N_1}{N_2}=\dfrac{V_1}{V_2}\), 전압변동률 \(\varepsilon=p\cos\theta+q\sin\theta\), 최대효율(철손=동손), 병렬운전(극성·권수비·%Z 일치).
풀이
전기동력계는 반작용 토크와 회전수로 출력을 측정합니다.
Q563
직류전동기
직권 속도
📄 2014.5 기출
✎ 유사
직권전동기 공급 100V, 전기자전류 4A에서 1500rpm일 때 부하(전류)가 증가하면 속도는?
💡 해설 보기
속도특성·제어
유도기 \(N=\dfrac{120f}{P}(1-s)\): 주파수·극수·2차저항 제어. 직류기 \(N=\dfrac{V-I_aR_a}{k\phi}\): 전압·계자·저항 제어.
풀이
직권전동기는 부하(전류) 증가 시 속도가 감소합니다(\(N\propto1/I\)).
유도기 \(N=\dfrac{120f}{P}(1-s)\): 주파수·극수·2차저항 제어. 직류기 \(N=\dfrac{V-I_aR_a}{k\phi}\): 전압·계자·저항 제어.
풀이
직권전동기는 부하(전류) 증가 시 속도가 감소합니다(\(N\propto1/I\)).
Q592
직류전동기
속도변동률
📄 2014.3 기출
다음 직류전동기 중 속도변동률이 가장 큰 것은?
💡 해설 보기
변압기 핵심
\(E=4.44fN\phi_m\), 권수비 \(a=\dfrac{N_1}{N_2}=\dfrac{V_1}{V_2}\), 전압변동률 \(\varepsilon=p\cos\theta+q\sin\theta\), 최대효율(철손=동손), 병렬운전(극성·권수비·%Z 일치).
풀이
직권전동기의 속도변동률이 가장 큽니다.
\(E=4.44fN\phi_m\), 권수비 \(a=\dfrac{N_1}{N_2}=\dfrac{V_1}{V_2}\), 전압변동률 \(\varepsilon=p\cos\theta+q\sin\theta\), 최대효율(철손=동손), 병렬운전(극성·권수비·%Z 일치).
풀이
직권전동기의 속도변동률이 가장 큽니다.
Q595
직류전동기
회전수
📄 2014.3 기출
직류 분권전동기의 회전수 N은? (전압 V, 전기자전류 Ia, 전기자저항 Ra, 자속 φ)
💡 해설 보기
회전수(속도)
동기 \(N_s=\dfrac{120f}{P}\), 유도기 \(N=N_s(1-s)\), 직류기 \(N=\dfrac{E}{k\phi}=\dfrac{V-I_aR_a}{k\phi}\).
· \(f\):주파수, \(P\):극수, \(s\):슬립
풀이
\(N=k\dfrac{V-I_aR_a}{\phi}\).
동기 \(N_s=\dfrac{120f}{P}\), 유도기 \(N=N_s(1-s)\), 직류기 \(N=\dfrac{E}{k\phi}=\dfrac{V-I_aR_a}{k\phi}\).
· \(f\):주파수, \(P\):극수, \(s\):슬립
풀이
\(N=k\dfrac{V-I_aR_a}{\phi}\).
Q597
직류전동기
역기전력
📄 2014.3 기출
220V, 10A, 전기자저항 1Ω, 1800rpm 직류전동기의 역기전력은 몇 V인가?
💡 해설 보기
역기전력
전동기에서 회전으로 유기되는 기전력.
\[ E=V-I_aR_a=k\phi N \]속도·자속에 비례하며, 공급전압에서 이만큼을 뺀 전압이 전기자저항에 걸립니다.
풀이
\(E=V-I_aR_a=220-10\times1=210\,\text{V}\).
전동기에서 회전으로 유기되는 기전력.
\[ E=V-I_aR_a=k\phi N \]속도·자속에 비례하며, 공급전압에서 이만큼을 뺀 전압이 전기자저항에 걸립니다.
풀이
\(E=V-I_aR_a=220-10\times1=210\,\text{V}\).
Q610
직류전동기
직권 토크
📄 2013.8 기출
직류 직권전동기의 발생토크는? (자기회로 불포화, 부하전류 작음)
💡 해설 보기
직류기·유도기 특성 관계
토크 \(T=k\phi I_a\), 단자전압 \(V=E\pm I_aR_a\)(발전+/전동−), 유도기 \(P_2:P_{c2}:P_o=1:s:1-s\). 여자·부하 조건으로 계산.
풀이
직권(불포화): \(\phi\propto I_a\), \(T\propto\phi I_a\propto I_a^2\).
토크 \(T=k\phi I_a\), 단자전압 \(V=E\pm I_aR_a\)(발전+/전동−), 유도기 \(P_2:P_{c2}:P_o=1:s:1-s\). 여자·부하 조건으로 계산.
풀이
직권(불포화): \(\phi\propto I_a\), \(T\propto\phi I_a\propto I_a^2\).
Q618
직류전동기
극성 반대
📄 2013.8 기출
직류 분권전동기의 공급전압 극성을 반대로 하면 회전방향은?
💡 해설 보기
변압기 핵심
\(E=4.44fN\phi_m\), 권수비 \(a=\dfrac{N_1}{N_2}=\dfrac{V_1}{V_2}\), 전압변동률 \(\varepsilon=p\cos\theta+q\sin\theta\), 최대효율(철손=동손), 병렬운전(극성·권수비·%Z 일치).
풀이
계자·전기자 전류가 함께 반전되어 토크 방향이 같아 회전방향 불변.
\(E=4.44fN\phi_m\), 권수비 \(a=\dfrac{N_1}{N_2}=\dfrac{V_1}{V_2}\), 전압변동률 \(\varepsilon=p\cos\theta+q\sin\theta\), 최대효율(철손=동손), 병렬운전(극성·권수비·%Z 일치).
풀이
계자·전기자 전류가 함께 반전되어 토크 방향이 같아 회전방향 불변.
Q631
직류전동기
정출력 제어
📄 2013.6 기출
직류전동기에서 정출력 가변속도 용도에 적합한 속도제어법은?
💡 해설 보기
변압기 핵심
\(E=4.44fN\phi_m\), 권수비 \(a=\dfrac{N_1}{N_2}=\dfrac{V_1}{V_2}\), 전압변동률 \(\varepsilon=p\cos\theta+q\sin\theta\), 최대효율(철손=동손), 병렬운전(극성·권수비·%Z 일치).
풀이
계자제어는 정출력 특성으로 가변속도에 적합합니다.
\(E=4.44fN\phi_m\), 권수비 \(a=\dfrac{N_1}{N_2}=\dfrac{V_1}{V_2}\), 전압변동률 \(\varepsilon=p\cos\theta+q\sin\theta\), 최대효율(철손=동손), 병렬운전(극성·권수비·%Z 일치).
풀이
계자제어는 정출력 특성으로 가변속도에 적합합니다.
Q632
직류전동기
직권 특성
📄 2013.6 기출
속도·토크 특성곡선이 부하에 따라 크게 변하는 전동기는?
💡 해설 보기
직류기 핵심
\(E=\dfrac{pZ\phi N}{60a}=k\phi N\)(중권 a=p·파권 a=2), 발전기 \(E=V+I_aR_a\)·전동기 \(E=V-I_aR_a\), 토크 \(T=k\phi I_a\), 정류 개선(보극·보상권선).
풀이
직권전동기는 부하에 따라 속도·토크가 크게 변합니다.
\(E=\dfrac{pZ\phi N}{60a}=k\phi N\)(중권 a=p·파권 a=2), 발전기 \(E=V+I_aR_a\)·전동기 \(E=V-I_aR_a\), 토크 \(T=k\phi I_a\), 정류 개선(보극·보상권선).
풀이
직권전동기는 부하에 따라 속도·토크가 크게 변합니다.
Q638
직류전동기
전차용
📄 2013.6 기출
직류 직권전동기가 전차용에 사용되는 이유는?
💡 해설 보기
변압기 핵심
\(E=4.44fN\phi_m\), 권수비 \(a=\dfrac{N_1}{N_2}=\dfrac{V_1}{V_2}\), 전압변동률 \(\varepsilon=p\cos\theta+q\sin\theta\), 최대효율(철손=동손), 병렬운전(극성·권수비·%Z 일치).
풀이
직권은 기동토크가 크고 부하 증가 시 속도가 낮아져 전차용에 적합.
\(E=4.44fN\phi_m\), 권수비 \(a=\dfrac{N_1}{N_2}=\dfrac{V_1}{V_2}\), 전압변동률 \(\varepsilon=p\cos\theta+q\sin\theta\), 최대효율(철손=동손), 병렬운전(극성·권수비·%Z 일치).
풀이
직권은 기동토크가 크고 부하 증가 시 속도가 낮아져 전차용에 적합.
Q653
직류전동기
기동
📄 2013.3 기출
정격 120V, 40A, 전기자저항 0.15Ω 직류발전기를 전동기로 쓸 때의 역기전력은?
💡 해설 보기
유도전동기 기동법
· 농형: 전전압·Y-Δ(전류 1/3)·리액터·기동보상기
· 권선형: 2차 저항기동(비례추이로 기동토크↑)
기동전류를 억제하면서 필요한 기동토크를 확보하는 방식을 선택합니다.
풀이
전동기 \(E=V-I_aR_a=120-40\times0.15=114\,\text{V}\).
· 농형: 전전압·Y-Δ(전류 1/3)·리액터·기동보상기
· 권선형: 2차 저항기동(비례추이로 기동토크↑)
기동전류를 억제하면서 필요한 기동토크를 확보하는 방식을 선택합니다.
풀이
전동기 \(E=V-I_aR_a=120-40\times0.15=114\,\text{V}\).
Q674
직류전동기
직권 속도
📄 2012.8 기출
✎ 유사
단자전압 220V, 전기자전류 30A에서 500rpm인 직권전동기의 전기자전류가 변하면 속도는?
💡 해설 보기
속도특성·제어
유도기 \(N=\dfrac{120f}{P}(1-s)\): 주파수·극수·2차저항 제어. 직류기 \(N=\dfrac{V-I_aR_a}{k\phi}\): 전압·계자·저항 제어.
풀이
직권전동기는 부하(전류) 증가 시 속도 감소.
유도기 \(N=\dfrac{120f}{P}(1-s)\): 주파수·극수·2차저항 제어. 직류기 \(N=\dfrac{V-I_aR_a}{k\phi}\): 전압·계자·저항 제어.
풀이
직권전동기는 부하(전류) 증가 시 속도 감소.
Q699
직류전동기
속도제어
📄 2012.5 기출
✎ 유사
직류전동기의 속도제어법 순서(전압·계자·저항) 설명 중 정출력에 해당하는 것은?
💡 해설 보기
유도전동기 속도제어
\(N=\dfrac{120f}{P}(1-s)\)에서 세 인자를 조절: ① 주파수 제어(VVVF) ② 극수 변환 ③ 2차저항/2차여자(슬립 제어). 직류기는 계자·전압(워드레너드)·저항 제어.
풀이
계자제어가 정출력 가변속도 특성.
\(N=\dfrac{120f}{P}(1-s)\)에서 세 인자를 조절: ① 주파수 제어(VVVF) ② 극수 변환 ③ 2차저항/2차여자(슬립 제어). 직류기는 계자·전압(워드레너드)·저항 제어.
풀이
계자제어가 정출력 가변속도 특성.
Q718
직류전동기
토크 측정
📄 2012.3 기출
대형 직류전동기의 토크를 측정하는 데 가장 적당한 방법은?
💡 해설 보기
유도전동기 핵심
\(N_s=\dfrac{120f}{P},\ N=N_s(1-s),\ f_2=sf\), 전력분배 \(P_2:P_{c2}:P_o=1:s:(1-s)\), 토크 \(T\propto V^2\), 비례추이(2차저항), 기동 Y-Δ(1/3).
풀이
대형기는 전기동력계법으로 토크를 측정합니다.
\(N_s=\dfrac{120f}{P},\ N=N_s(1-s),\ f_2=sf\), 전력분배 \(P_2:P_{c2}:P_o=1:s:(1-s)\), 토크 \(T\propto V^2\), 비례추이(2차저항), 기동 Y-Δ(1/3).
풀이
대형기는 전기동력계법으로 토크를 측정합니다.
Q722
직류전동기
직권 특성
📄 2011.8 기출
부하전류 100A에서 1000rpm, 10kg·m를 내는 직권전동기가 60A일 때의 토크는? (불포화)
💡 해설 보기
직류기 핵심
\(E=\dfrac{pZ\phi N}{60a}=k\phi N\)(중권 a=p·파권 a=2), 발전기 \(E=V+I_aR_a\)·전동기 \(E=V-I_aR_a\), 토크 \(T=k\phi I_a\), 정류 개선(보극·보상권선).
풀이
직권 \(T\propto I^2\): \(10\times(60/100)^2=3.6\,\text{kg·m}\).
\(E=\dfrac{pZ\phi N}{60a}=k\phi N\)(중권 a=p·파권 a=2), 발전기 \(E=V+I_aR_a\)·전동기 \(E=V-I_aR_a\), 토크 \(T=k\phi I_a\), 정류 개선(보극·보상권선).
풀이
직권 \(T\propto I^2\): \(10\times(60/100)^2=3.6\,\text{kg·m}\).
Q732
직류전동기
전기자전류
📄 2011.8 기출
역기전력 100V, 800rpm, 토크 1.6kg·m인 직류전동기의 전기자전류는 약 몇 A인가?
💡 해설 보기
직류전동기의 전기자전류 — E·Iₐ = T·ω
직류전동기에서 역기전력 × 전기자전류는 기계적 발생동력과 같습니다:
\[ E\,I_a=P=T\,\omega\ \Rightarrow\ I_a=\frac{T\,\omega}{E} \]① 토크 단위 변환 (kg·m → N·m, ×9.8)
\[ T=1.6\,\text{kg·m}\times9.8=15.68\,\text{N·m} \]② 각속도
\[ \omega=\frac{2\pi N}{60}=\frac{2\pi\times800}{60}\approx83.8\,\text{rad/s} \]③ 발생동력
\[ P=T\omega=15.68\times83.8\approx1314\,\text{W} \]④ 전기자전류
\[ I_a=\frac{P}{E}=\frac{1314}{100}\approx13.1\,\text{A} \]∴ 정답 ③ 약 13.1 A.
※ 핵심: 직류기의 내부(발생) 전력 = E·Iₐ = 기계동력 T·ω. 토크가 kg·m(중량 단위)로 주어지면 반드시 ×9.8로 N·m로 바꿔 계산합니다.
직류전동기에서 역기전력 × 전기자전류는 기계적 발생동력과 같습니다:
\[ E\,I_a=P=T\,\omega\ \Rightarrow\ I_a=\frac{T\,\omega}{E} \]① 토크 단위 변환 (kg·m → N·m, ×9.8)
\[ T=1.6\,\text{kg·m}\times9.8=15.68\,\text{N·m} \]② 각속도
\[ \omega=\frac{2\pi N}{60}=\frac{2\pi\times800}{60}\approx83.8\,\text{rad/s} \]③ 발생동력
\[ P=T\omega=15.68\times83.8\approx1314\,\text{W} \]④ 전기자전류
\[ I_a=\frac{P}{E}=\frac{1314}{100}\approx13.1\,\text{A} \]∴ 정답 ③ 약 13.1 A.
※ 핵심: 직류기의 내부(발생) 전력 = E·Iₐ = 기계동력 T·ω. 토크가 kg·m(중량 단위)로 주어지면 반드시 ×9.8로 N·m로 바꿔 계산합니다.
Q738
직류전동기
역기전력
📄 2011.8 기출
정격 300V, 전부하 전기자전류 50A, 전기자저항 0.2Ω 분권전동기의 역기전력은 몇 V인가?
💡 해설 보기
역기전력
전동기에서 회전으로 유기되는 기전력.
\[ E=V-I_aR_a=k\phi N \]속도·자속에 비례하며, 공급전압에서 이만큼을 뺀 전압이 전기자저항에 걸립니다.
풀이
\(E=V-I_aR_a=300-50\times0.2=290\,\text{V}\).
전동기에서 회전으로 유기되는 기전력.
\[ E=V-I_aR_a=k\phi N \]속도·자속에 비례하며, 공급전압에서 이만큼을 뺀 전압이 전기자저항에 걸립니다.
풀이
\(E=V-I_aR_a=300-50\times0.2=290\,\text{V}\).
Q759
직류전동기
효율
📄 2011.6 기출
✎ 유사
출력 9kW, 단자전압 220V, 입력전류 51.5A인 직류 분권전동기의 효율은 약 몇 %인가?
💡 해설 보기
변압기 핵심
\(E=4.44fN\phi_m\), 권수비 \(a=\dfrac{N_1}{N_2}=\dfrac{V_1}{V_2}\), 전압변동률 \(\varepsilon=p\cos\theta+q\sin\theta\), 최대효율(철손=동손), 병렬운전(극성·권수비·%Z 일치).
풀이
입력 \(=220\times51.5=11330\)W, \(\eta=\dfrac{9000}{11330}\times100\approx82.5\%\).
\(E=4.44fN\phi_m\), 권수비 \(a=\dfrac{N_1}{N_2}=\dfrac{V_1}{V_2}\), 전압변동률 \(\varepsilon=p\cos\theta+q\sin\theta\), 최대효율(철손=동손), 병렬운전(극성·권수비·%Z 일치).
풀이
입력 \(=220\times51.5=11330\)W, \(\eta=\dfrac{9000}{11330}\times100\approx82.5\%\).
Q775
직류전동기
기동
📄 2011.3 기출
직류 분권전동기 기동 시 계자저항기의 저항값은?
💡 해설 보기
유도전동기 기동법
· 농형: 전전압·Y-Δ(전류 1/3)·리액터·기동보상기
· 권선형: 2차 저항기동(비례추이로 기동토크↑)
기동전류를 억제하면서 필요한 기동토크를 확보하는 방식을 선택합니다.
풀이
기동 시 자속을 크게(토크↑) 하기 위해 계자저항을 최소(0)로 합니다.
· 농형: 전전압·Y-Δ(전류 1/3)·리액터·기동보상기
· 권선형: 2차 저항기동(비례추이로 기동토크↑)
기동전류를 억제하면서 필요한 기동토크를 확보하는 방식을 선택합니다.
풀이
기동 시 자속을 크게(토크↑) 하기 위해 계자저항을 최소(0)로 합니다.
Q791
직류전동기
워드레오나드
📄 2010.7 기출
분권 직류전동기에서 부하변동이 심할 때 광범위·안정하게 속도를 제어하는 방식은?
💡 해설 보기
변압기 핵심
\(E=4.44fN\phi_m\), 권수비 \(a=\dfrac{N_1}{N_2}=\dfrac{V_1}{V_2}\), 전압변동률 \(\varepsilon=p\cos\theta+q\sin\theta\), 최대효율(철손=동손), 병렬운전(극성·권수비·%Z 일치).
풀이
광범위 정밀 속도제어는 워드 레오나드 방식.
\(E=4.44fN\phi_m\), 권수비 \(a=\dfrac{N_1}{N_2}=\dfrac{V_1}{V_2}\), 전압변동률 \(\varepsilon=p\cos\theta+q\sin\theta\), 최대효율(철손=동손), 병렬운전(극성·권수비·%Z 일치).
풀이
광범위 정밀 속도제어는 워드 레오나드 방식.
Q805
직류전동기
역기전력
📄 2010.5 기출
정격 200V, 전부하 전기자전류 50A, 전기자저항 0.3Ω 분권전동기의 역기전력은 몇 V인가?
💡 해설 보기
역기전력
전동기에서 회전으로 유기되는 기전력.
\[ E=V-I_aR_a=k\phi N \]속도·자속에 비례하며, 공급전압에서 이만큼을 뺀 전압이 전기자저항에 걸립니다.
풀이
\(E=V-I_aR_a=200-50\times0.3=185\,\text{V}\).
전동기에서 회전으로 유기되는 기전력.
\[ E=V-I_aR_a=k\phi N \]속도·자속에 비례하며, 공급전압에서 이만큼을 뺀 전압이 전기자저항에 걸립니다.
풀이
\(E=V-I_aR_a=200-50\times0.3=185\,\text{V}\).
Q814
직류전동기
규약효율
📄 2010.5 기출
직류전동기의 규약효율은?
💡 해설 보기
규약효율
\[ 발전기:\ \eta=\frac{출력}{출력+손실},\quad 전동기:\ \eta=\frac{입력-손실}{입력} \]손실을 규약으로 정해 계산한 효율입니다.
풀이
전동기 규약효율 \(=\dfrac{출력}{출력+손실}\times100\).
\[ 발전기:\ \eta=\frac{출력}{출력+손실},\quad 전동기:\ \eta=\frac{입력-손실}{입력} \]손실을 규약으로 정해 계산한 효율입니다.
풀이
전동기 규약효율 \(=\dfrac{출력}{출력+손실}\times100\).
Q821
직류전동기
타여자
📄 2010.3 기출
✎ 유사
5kW, 100V 타여자 직류전동기가 전기자전류 20A로 회전할 때 역기전력을 정하는 것은?
💡 해설 보기
직류기·유도기 특성 관계
토크 \(T=k\phi I_a\), 단자전압 \(V=E\pm I_aR_a\)(발전+/전동−), 유도기 \(P_2:P_{c2}:P_o=1:s:1-s\). 여자·부하 조건으로 계산.
풀이
전동기 \(E=V-I_aR_a\).
토크 \(T=k\phi I_a\), 단자전압 \(V=E\pm I_aR_a\)(발전+/전동−), 유도기 \(P_2:P_{c2}:P_o=1:s:1-s\). 여자·부하 조건으로 계산.
풀이
전동기 \(E=V-I_aR_a\).
Q829
직류전동기
정출력
📄 2010.3 기출
직류전동기 속도제어법에서 정출력 제어에 속하는 것은?
💡 해설 보기
속도특성·제어
유도기 \(N=\dfrac{120f}{P}(1-s)\): 주파수·극수·2차저항 제어. 직류기 \(N=\dfrac{V-I_aR_a}{k\phi}\): 전압·계자·저항 제어.
풀이
계자제어가 정출력 특성.
유도기 \(N=\dfrac{120f}{P}(1-s)\): 주파수·극수·2차저항 제어. 직류기 \(N=\dfrac{V-I_aR_a}{k\phi}\): 전압·계자·저항 제어.
풀이
계자제어가 정출력 특성.
Q845
직류전동기
분권
📄 2009.7 기출
✎ 유사
100V, 10kW, 1000rpm 분권전동기를 부하전류 102A로 정격속도 운전할 때의 특성 계산은?
💡 해설 보기
분권전동기 특성 계산 순서
① 전기자전류: \(I_a=I-I_f\) (전체전류에서 계자전류를 뺌)
② 역기전력: \(E=V-I_aR_a\) (전동기는 단자전압에서 전기자저항 강하를 뺌)
③ 토크: \(T=\dfrac{EI_a}{\omega}=\dfrac{EI_a}{2\pi N/60}\)
· \(V\): 단자전압, \(R_a\): 전기자저항, \(N\): 회전수
핵심 — 발전기는 \(E=V+I_aR_a\), 전동기는 \(E=V-I_aR_a\)로 부호가 반대입니다.
① 전기자전류: \(I_a=I-I_f\) (전체전류에서 계자전류를 뺌)
② 역기전력: \(E=V-I_aR_a\) (전동기는 단자전압에서 전기자저항 강하를 뺌)
③ 토크: \(T=\dfrac{EI_a}{\omega}=\dfrac{EI_a}{2\pi N/60}\)
· \(V\): 단자전압, \(R_a\): 전기자저항, \(N\): 회전수
핵심 — 발전기는 \(E=V+I_aR_a\), 전동기는 \(E=V-I_aR_a\)로 부호가 반대입니다.
Q862
직류전동기
직권 토크
📄 2009.5 기출
직류 직권전동기의 회전수를 반으로 줄이면 토크는 몇 배가 되는가?
💡 해설 보기
직류기·유도기 특성 관계
토크 \(T=k\phi I_a\), 단자전압 \(V=E\pm I_aR_a\)(발전+/전동−), 유도기 \(P_2:P_{c2}:P_o=1:s:1-s\). 여자·부하 조건으로 계산.
풀이
직권 \(N\propto1/I\), \(T\propto I^2\): N을 1/2로 하면 I가 2배 → T는 4배.
토크 \(T=k\phi I_a\), 단자전압 \(V=E\pm I_aR_a\)(발전+/전동−), 유도기 \(P_2:P_{c2}:P_o=1:s:1-s\). 여자·부하 조건으로 계산.
풀이
직권 \(N\propto1/I\), \(T\propto I^2\): N을 1/2로 하면 I가 2배 → T는 4배.
Q870
직류전동기
전기철도
📄 2009.5 기출
전기철도에 가장 적합한 직류전동기는?
💡 해설 보기
변압기 핵심
\(E=4.44fN\phi_m\), 권수비 \(a=\dfrac{N_1}{N_2}=\dfrac{V_1}{V_2}\), 전압변동률 \(\varepsilon=p\cos\theta+q\sin\theta\), 최대효율(철손=동손), 병렬운전(극성·권수비·%Z 일치).
풀이
기동토크가 크고 부하에 따라 속도가 변하는 직권전동기.
\(E=4.44fN\phi_m\), 권수비 \(a=\dfrac{N_1}{N_2}=\dfrac{V_1}{V_2}\), 전압변동률 \(\varepsilon=p\cos\theta+q\sin\theta\), 최대효율(철손=동손), 병렬운전(극성·권수비·%Z 일치).
풀이
기동토크가 크고 부하에 따라 속도가 변하는 직권전동기.
Q884
직류전동기
분권
📄 2009.3 기출
✎ 유사
100HP, 600V, 1200rpm 분권전동기(계자저항 400Ω)의 계자전류를 정하는 것은?
💡 해설 보기
직류기 핵심
\(E=\dfrac{pZ\phi N}{60a}=k\phi N\)(중권 a=p·파권 a=2), 발전기 \(E=V+I_aR_a\)·전동기 \(E=V-I_aR_a\), 토크 \(T=k\phi I_a\), 정류 개선(보극·보상권선).
풀이
\(I_f=\dfrac{V}{R_f}=\dfrac{600}{400}=1.5\,\text{A}\).
\(E=\dfrac{pZ\phi N}{60a}=k\phi N\)(중권 a=p·파권 a=2), 발전기 \(E=V+I_aR_a\)·전동기 \(E=V-I_aR_a\), 토크 \(T=k\phi I_a\), 정류 개선(보극·보상권선).
풀이
\(I_f=\dfrac{V}{R_f}=\dfrac{600}{400}=1.5\,\text{A}\).
Q896
직류전동기
토크측정
📄 2009.3 기출
대형 직류전동기의 토크를 측정하는 데 가장 적당한 방법은?
💡 해설 보기
유도전동기 핵심
\(N_s=\dfrac{120f}{P},\ N=N_s(1-s),\ f_2=sf\), 전력분배 \(P_2:P_{c2}:P_o=1:s:(1-s)\), 토크 \(T\propto V^2\), 비례추이(2차저항), 기동 Y-Δ(1/3).
풀이
대형기는 전기동력계법으로 토크를 측정합니다.
\(N_s=\dfrac{120f}{P},\ N=N_s(1-s),\ f_2=sf\), 전력분배 \(P_2:P_{c2}:P_o=1:s:(1-s)\), 토크 \(T\propto V^2\), 비례추이(2차저항), 기동 Y-Δ(1/3).
풀이
대형기는 전기동력계법으로 토크를 측정합니다.
Q935
직류전동기
규약효율
📄 2008.5 기출
직류전동기의 규약효율은?
💡 해설 보기
규약효율(規約效率, conventional efficiency)
실제 효율은 항상 \(\eta=\dfrac{출력}{입력}\)이지만, 회전기는 기계적 양(축동력)을 정확히 측정하기 어렵기 때문에, 측정이 쉬운 전기량을 기준으로 하고 손실을 규약으로 정해 계산합니다.
왜 전동기는 (입력−손실)/입력인가
전동기는 입력이 전기(전압·전류로 정확히 측정), 출력은 기계동력(측정 어려움)입니다. 그래서 측정한 입력에서 손실을 빼 출력을 대신합니다: \(\eta=\dfrac{입력-손실}{입력}\).
(발전기는 반대로 출력이 전기라 \(\dfrac{출력}{출력+손실}\).)
오답 정리
• ④ \(\dfrac{출력}{출력+손실}\) — 발전기·변압기의 규약효율(전동기 아님)
• ③ \(\dfrac{출력}{입력}\) — 실측(진짜) 효율 정의이지 규약효율이 아님 · ② \(\dfrac{입력}{출력}\)은 역수(무의미)
∴ 정답 ① \(\dfrac{입력-손실}{입력}\).
실제 효율은 항상 \(\eta=\dfrac{출력}{입력}\)이지만, 회전기는 기계적 양(축동력)을 정확히 측정하기 어렵기 때문에, 측정이 쉬운 전기량을 기준으로 하고 손실을 규약으로 정해 계산합니다.
| 기기 | 규약효율 | 기준(측정 쉬운 쪽) |
|---|---|---|
| 전동기 | \(\dfrac{입력-손실}{입력}\) ← 본 문제 | 입력=전기(측정 쉬움) |
| 발전기·변압기 | \(\dfrac{출력}{출력+손실}\) | 출력=전기(측정 쉬움) |
전동기는 입력이 전기(전압·전류로 정확히 측정), 출력은 기계동력(측정 어려움)입니다. 그래서 측정한 입력에서 손실을 빼 출력을 대신합니다: \(\eta=\dfrac{입력-손실}{입력}\).
(발전기는 반대로 출력이 전기라 \(\dfrac{출력}{출력+손실}\).)
오답 정리
• ④ \(\dfrac{출력}{출력+손실}\) — 발전기·변압기의 규약효율(전동기 아님)
• ③ \(\dfrac{출력}{입력}\) — 실측(진짜) 효율 정의이지 규약효율이 아님 · ② \(\dfrac{입력}{출력}\)은 역수(무의미)
∴ 정답 ① \(\dfrac{입력-손실}{입력}\).
Q1000
직류전동기
직권 토크
📄 2021.5 기출
부하전류가 크지 않을 때 직류 직권전동기의 발생토크는? (불포화)
💡 해설 보기
직류기·유도기 특성 관계
토크 \(T=k\phi I_a\), 단자전압 \(V=E\pm I_aR_a\)(발전+/전동−), 유도기 \(P_2:P_{c2}:P_o=1:s:1-s\). 여자·부하 조건으로 계산.
풀이
직권(불포화): \(\phi\propto I\), \(T\propto\phi I\propto I^2\).
토크 \(T=k\phi I_a\), 단자전압 \(V=E\pm I_aR_a\)(발전+/전동−), 유도기 \(P_2:P_{c2}:P_o=1:s:1-s\). 여자·부하 조건으로 계산.
풀이
직권(불포화): \(\phi\propto I\), \(T\propto\phi I\propto I^2\).
Q1009
직류전동기
전기자전류
📄 2021.5 기출
역기전력 200V, 1200rpm에서 토크 158.76N·m를 내는 직류전동기의 전기자전류는 약 몇 A인가?
💡 해설 보기
\(P=T\omega=158.76\times\frac{2\pi\times1200}{60}\approx19956\)W, \(I_a=\frac{P}{E}=\frac{19956}{200}\approx100\,\text{A}\).
Q1021
직류전동기
분류저항
📄 2021.8 기출
직류 직권전동기에서 분류저항기를 직권권선에 병렬 접속해 여자전류를 가감하는 속도제어법은?
💡 해설 보기
변압기 핵심
\(E=4.44fN\phi_m\), 권수비 \(a=\dfrac{N_1}{N_2}=\dfrac{V_1}{V_2}\), 전압변동률 \(\varepsilon=p\cos\theta+q\sin\theta\), 최대효율(철손=동손), 병렬운전(극성·권수비·%Z 일치).
풀이
직권권선에 병렬 분류저항으로 자속을 조정하는 계자제어입니다.
\(E=4.44fN\phi_m\), 권수비 \(a=\dfrac{N_1}{N_2}=\dfrac{V_1}{V_2}\), 전압변동률 \(\varepsilon=p\cos\theta+q\sin\theta\), 최대효율(철손=동손), 병렬운전(극성·권수비·%Z 일치).
풀이
직권권선에 병렬 분류저항으로 자속을 조정하는 계자제어입니다.
Q1026
직류전동기
부하전류
📄 2021.8 기출
직류 분권전동기의 전압 일정 시 부하토크가 2배로 증가하면 부하전류는 약 몇 배인가?
💡 해설 보기
변압기 핵심
\(E=4.44fN\phi_m\), 권수비 \(a=\dfrac{N_1}{N_2}=\dfrac{V_1}{V_2}\), 전압변동률 \(\varepsilon=p\cos\theta+q\sin\theta\), 최대효율(철손=동손), 병렬운전(극성·권수비·%Z 일치).
풀이
분권 \(T\propto I_a\)이므로 토크 2배 → 전류 2배.
\(E=4.44fN\phi_m\), 권수비 \(a=\dfrac{N_1}{N_2}=\dfrac{V_1}{V_2}\), 전압변동률 \(\varepsilon=p\cos\theta+q\sin\theta\), 최대효율(철손=동손), 병렬운전(극성·권수비·%Z 일치).
풀이
분권 \(T\propto I_a\)이므로 토크 2배 → 전류 2배.
Q1033
직류전동기
기동
📄 2021.8 기출
직류 분권전동기 기동 시 정격전압을 공급하면 전기자전류가 많이 흐르다가 속도가 증가함에 따라?
💡 해설 보기
유도전동기 기동법
· 농형: 전전압·Y-Δ(전류 1/3)·리액터·기동보상기
· 권선형: 2차 저항기동(비례추이로 기동토크↑)
기동전류를 억제하면서 필요한 기동토크를 확보하는 방식을 선택합니다.
풀이
속도 증가로 역기전력이 커져 전기자전류가 감소합니다.
· 농형: 전전압·Y-Δ(전류 1/3)·리액터·기동보상기
· 권선형: 2차 저항기동(비례추이로 기동토크↑)
기동전류를 억제하면서 필요한 기동토크를 확보하는 방식을 선택합니다.
풀이
속도 증가로 역기전력이 커져 전기자전류가 감소합니다.
Q1053
직류전동기
직권 토크
📄 2022.3 기출
직류 직권전동기의 발생토크는 전기자전류 변화에 대해? (불포화)
💡 해설 보기
직류기·유도기 특성 관계
토크 \(T=k\phi I_a\), 단자전압 \(V=E\pm I_aR_a\)(발전+/전동−), 유도기 \(P_2:P_{c2}:P_o=1:s:1-s\). 여자·부하 조건으로 계산.
풀이
직권(불포화) \(T\propto I_a^2\).
토크 \(T=k\phi I_a\), 단자전압 \(V=E\pm I_aR_a\)(발전+/전동−), 유도기 \(P_2:P_{c2}:P_o=1:s:1-s\). 여자·부하 조건으로 계산.
풀이
직권(불포화) \(T\propto I_a^2\).
Q1069
직류전동기
정출력
📄 2022.4 기출
직류 분권전동기에서 정출력 가변속도 용도에 적합한 속도제어법은?
💡 해설 보기
속도특성·제어
유도기 \(N=\dfrac{120f}{P}(1-s)\): 주파수·극수·2차저항 제어. 직류기 \(N=\dfrac{V-I_aR_a}{k\phi}\): 전압·계자·저항 제어.
풀이
계자제어가 정출력 특성.
유도기 \(N=\dfrac{120f}{P}(1-s)\): 주파수·극수·2차저항 제어. 직류기 \(N=\dfrac{V-I_aR_a}{k\phi}\): 전압·계자·저항 제어.
풀이
계자제어가 정출력 특성.
Q1070
직류전동기
토크
📄 2022.4 기출
✎ 유사
전기자전류 10A에서 5N·m 토크를 내는 분권전동기의 토크는 자속·전류와 어떤 관계인가?
💡 해설 보기
유도전동기 토크
\[ T=974\frac{P[\text{kW}]}{N}[\text{kg·m}],\qquad T\propto V^2 \]토크는 공극전력 \(P_2\)에 비례하고 전압의 제곱에 비례합니다(\(P_2:P_{c2}:P_o=1:s:1-s\)).
풀이
분권(자속 일정) \(T\propto\phi I_a\propto I_a\).
\[ T=974\frac{P[\text{kW}]}{N}[\text{kg·m}],\qquad T\propto V^2 \]토크는 공극전력 \(P_2\)에 비례하고 전압의 제곱에 비례합니다(\(P_2:P_{c2}:P_o=1:s:1-s\)).
풀이
분권(자속 일정) \(T\propto\phi I_a\propto I_a\).
🧮 공학계산기
0
계산 기록
SI ×10ⁿ