해설 보기
정답탈조하지 않는 한 동기전동기의 속도는 부하와 무관하게 동기속도로 일정합니다.
핵심 개념
동기전동기의 정속도 특성
동기전동기는 회전자가 고정자 회전자계에 자기적으로 '물려서' 끌려가는 전동기이므로, 부하가 변해도 회전속도는 항상 동기속도 Ns = 120f/P 로 일정하게 유지됩니다. 부하가 늘어나면 속도가 떨어지는 것이 아니라 회전자계와 회전자 자극 사이의 각도인 부하각(δ)이 커지면서 더 큰 토크를 내는 방식으로 대응합니다. 다만 부하각이 한계(돌극형은 약 90도 이내)를 넘으면 동기를 잃고 정지하는 탈조(脫調)가 일어나는데, 문제에서 탈조는 발생하지 않는다고 했으므로 무부하에서 전부하까지 속도는 처음부터 끝까지 동기속도 그대로입니다. 유도전동기가 부하 증가에 따라 슬립이 커지며 속도가 떨어지는 것과 대비되는 가장 큰 특징입니다.
선지별 해설
①동기전동기는 회전자계에 동기되어 회전하므로 부하가 커져도 속도는 Ns = 120f/P 로 일정합니다. 부하 증가는 속도가 아니라 부하각 δ의 증가로 흡수됩니다.
②부하 증가에 따라 속도가 감소하는 것은 슬립이 커지는 유도전동기의 특성입니다. 동기전동기는 탈조 전까지 속도가 떨어지지 않으므로 틀렸습니다.
③부하가 늘어난다고 속도가 빨라질 이유는 없습니다. 동기속도는 전원 주파수와 극수만으로 결정되므로 부하로는 변하지 않습니다.
④특정 부하를 넘어서면 속도가 서서히 감소하는 것이 아니라, 탈조점을 넘는 순간 동기를 잃고 급격히 정지합니다. 또 문제는 탈조가 없다고 가정했으므로 이 상황 자체가 성립하지 않습니다.
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정답E ∝ If·N 이므로 160/100 = (If₂/5)×(800/1,000)에서 If₂ = 10 A입니다.
핵심 개념
타여자 직류발전기의 유도기전력 비례식
직류발전기의 유도기전력은 E = (PZ/60a)·φ·N 이므로, 같은 기계에서는 E ∝ φ·N 의 관계가 성립합니다. 여기에 '철심의 자계포화를 무시한다'는 조건이 붙으면 자속 φ가 여자전류 If에 정비례하므로 결국 E ∝ If·N 이 됩니다. 따라서 두 운전점 사이에는 E₂/E₁ = (If₂/If₁)·(N₂/N₁) 이라는 간단한 비례식만 세우면 됩니다. 타여자기는 계자를 별도 전원으로 공급하므로 If를 독립적으로 조절할 수 있고, 무부하이므로 전기자 반작용이나 Ia·Ra 강하도 고려할 필요가 없습니다.