해설 보기
정답토크가 커질수록 속도는 오히려 낮아지므로 '토크가 커질수록 높은 속도를 얻을 수 있다'는 설명은 틀렸습니다.
핵심 개념
직권 직류전동기의 토크-속도 특성
직권 직류전동기는 계자권선과 전기자권선이 직렬로 연결되어 있어 계자전류와 전기자전류가 같습니다. 자속이 포화되기 전에는 자속이 전기자전류에 비례(φ ∝ Ia)하므로 토크는 T = kφIa ∝ Ia²로 전류의 제곱에 비례하고, 속도는 N ∝ (V − IaRa)/φ ∝ 1/Ia 로 전류에 반비례합니다. 즉 토크와 속도가 서로 반비례하는 것이 직권 특성의 핵심이며, 이 때문에 기동토크가 매우 크고 대신 무부하에서는 자속이 급격히 줄어 위험속도에 도달하게 됩니다.
선지별 해설
①자속이 포화되기 전에는 φ ∝ Ia 이므로 T = kφIa ∝ Ia²가 되어 토크가 전기자전류의 제곱에 비례합니다. 포화 후에는 φ가 일정해져 T ∝ Ia로 바뀝니다.
②토크가 전류의 제곱에 비례해 기동토크가 매우 크므로 크레인, 권상기, 전차용 전동기처럼 큰 기동토크가 요구되는 부하에 적합합니다.
③무부하가 되면 Ia가 거의 0이 되어 자속도 함께 사라지고, N ∝ 1/φ에 따라 속도가 위험속도까지 상승합니다. 그래서 직권 전동기는 무부하 운전과 벨트 운전을 피해야 합니다.
④직권 전동기는 T ∝ Ia², N ∝ 1/Ia 이므로 토크가 커지면 속도는 오히려 급격히 낮아집니다. 토크와 속도가 반비례하므로 이 선지가 정답입니다.
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정답출력비(부하용량)는 57.7[%], 이용률은 86.6[%]인데 두 수치를 서로 뒤바꿔 놓았으므로 틀린 설명입니다.
핵심 개념
V-V 결선의 출력비와 이용률
V-V 결선은 단상변압기 2대로 3상 전력을 공급하는 결선으로, △-△ 결선에서 1대가 고장 났을 때 나머지 2대로 계속 운전하기 위해 쓰입니다. 출력은 P_V = √3·V·I 이므로 △-△ 결선 출력(3VI) 대비 출력비는 1/√3 ≈ 57.7[%]로 줄어듭니다. 반면 이용률은 실제 출력을 변압기 2대 용량(2VI)으로 나눈 값이므로 √3VI/2VI = 86.6[%]가 됩니다. 즉 출력비 57.7[%], 이용률 86.6[%]라는 두 수치를 서로 바꿔 쓰지 않는 것이 이 문항의 관건입니다.