해설 보기
정답분상기동형 단상유도전동기 — 주권선과 90° 배치된 보조권선의 전류 위상차로 회전자계를 만들어 기동합니다.
핵심 개념
단상 유도전동기의 기동법 — 분상기동형
단상 유도전동기는 주권선 하나만으로는 교번자계만 생기고 회전자계가 만들어지지 않아 기동토크가 0입니다. 따라서 별도의 기동 장치로 회전자계를 흉내 내 주어야 합니다. 분상기동형은 주권선과 전기적으로 90° 떨어진 위치에 저항이 크고 리액턴스가 작은 보조권선(기동권선)을 감아, 주권선 전류와 보조권선 전류 사이에 위상차를 만들고 이 두 전류가 만드는 자계의 합성으로 회전자계를 형성해 기동토크를 얻는 방식입니다. 기동이 끝나 정격속도의 70~80%에 도달하면 원심력 스위치가 보조권선을 전원에서 분리합니다. 문제의 '90° 위치의 보조권선 + 두 권선의 전류 위상차'라는 서술이 분상기동형의 정의 그 자체입니다.
선지별 해설
①반발기동형은 회전자에 정류자와 브러시를 두고 브러시를 단락시켜, 반발전동기의 원리(전기자 반작용에 의한 반발력)로 큰 기동토크를 얻는 방식입니다. 보조권선의 전류 위상차를 쓰는 구조가 아니므로 문제의 설명과 맞지 않습니다.
②반발유도형은 반발 권선과 농형 권선을 함께 가진 회전자를 사용해 기동 시에는 반발 토크를, 운전 시에는 유도전동기 특성을 얻는 방식입니다. 이 역시 고정자 보조권선의 위상차 기동이 아니므로 해당하지 않습니다.
③분상기동형이 바로 주권선과 전기적으로 90° 떨어진 보조권선을 두고, 보조권선의 저항을 크게(R/X 비를 크게) 하여 두 권선 전류에 위상차를 만들어 회전자계를 발생시키는 방식입니다. 문제 발문과 정확히 일치하므로 정답입니다.
④셰이딩코일형은 주자극의 일부를 파낸 자리에 단락된 셰이딩 코일을 끼워, 그 코일에 유도되는 전류가 자속을 지연시켜 이동자계를 만드는 방식입니다. 별도의 보조권선 전류 위상차를 이용하는 것이 아니고 기동토크도 매우 작아 소형 팬 등에 쓰입니다.
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정답3권선변압기 — 전기자·계자 구조가 없는 정지기이므로 전기자 반작용이 발생하지 않습니다.
핵심 개념
전기자 반작용 — 전기자가 있는 회전기에서만 생깁니다
전기자 반작용이란 전기자 권선에 부하전류가 흐를 때 그 전류가 만드는 자속(전기자 기자력)이 계자가 만든 주자속에 영향을 주어 자속의 크기와 분포를 왜곡시키는 현상입니다. 성립 조건은 '계자에 의한 주자속'과 '별도의 전기자 권선 전류'가 공간적으로 함께 존재하는 것이므로, 계자와 전기자가 구분되는 회전기 — 직류기(발전기·전동기)와 동기기(발전기·전동기) — 에서 나타납니다. 반면 변압기는 회전자·계자·전기자라는 구조 자체가 없고 1차와 2차가 같은 철심 자속을 공유하는 정지기이므로 전기자 반작용이라는 개념이 성립하지 않습니다. 변압기에서 2차 전류가 만드는 기자력은 1차 전류의 증가분으로 즉시 상쇄되며, 이는 전기자 반작용이 아니라 기자력 평형으로 설명합니다.