개념 한 쪽
전기공사기사 직류기의 부하 시험 — 동력계 토크 측정과 출력 계산
부하 시험 세트는 대형 직류전동기의 토크를 재는 데 적당한 방법, 전기동력계의 저울 눈금과 암 길이·회전수로 출력을 구하는 계산, 반환부하법의 종류, 역기전력·회전수·토크로 전기자 전류를 구하는 계산, 도체수·자속·전류로 토크를 구하는 계산, 효율 계산을 묻는다.
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뜻
대형 직류전동기의 토크를 측정하는 데는 전기동력계가 가장 적당하다. 큰 전동기는 힘이 크므로 기계식 브레이크보다 전기적으로 부하를 걸어 토크를 재는 편이 안정적이고 정확하다.
전기동력계로 시험할 때는 저울의 무게를 힘으로 바꾸고 암 길이를 곱해 토크를 구한다. 토크에 회전속도의 각속도를 곱하면 출력이 나온다. 정격출력 5kW, 정격전압 100V의 직류 분권전동기에서 저울이 5kg을 나타내고 암 길이가 0.6m, 회전수가 1,500rpm이면 출력은 약 4.62kW다.
직류기의 온도상승 시험에서 반환부하법은 서로 기계를 연결해 부하를 돌려주는 방식이다. 스코트법은 그런 분류에 들지 않는다.
역기전력과 회전수로 기계의 전기적 계수를 구하고, 그 계수에 토크를 나누면 전기자 전류가 나온다. 역기전력 200V, 회전수 1,200rpm, 토크 158.76N·m이고 기계손과 철손을 무시하면 전기자 전류는 약 100A다.
토크 계산 문제는 도체 수, 자속, 전기자 전류, 병렬 경로 수의 관계로 푼다. 병렬 경로가 적을수록 같은 전류에서 더 큰 토크가 나온다. 4극 중권 전동기에서 전기자 도체수 160, 1극당 자속 0.01Wb, 전기자 전류 100A이면 이 관계로 발생 토크를 구한다.
전동기의 토크와 효율을 함께 구할 때는 전기자 전류를 전체 전류에서 계자 전류를 빼서 구하고, 전기자가 기계로 내보내는 전력은 전압×전류에서 전기자 저항손실을 빼서 구한다. 효율은 축출력을 전체 공급전력으로 나눈다.
예제
출제 패턴은 세 가지다. ① 측정 방법 — 대형 직류전동기의 토크는 전기동력계로 잰다. ② 출력 계산 — 저울 눈금을 힘으로 바꾸고 암 길이를 곱해 토크를, 여기에 각속도를 곱해 출력을 구한다. 5kg·0.6m·1,500rpm이면 약 4.62kW다. ③ 전류·토크 계산 — 역기전력과 회전수로 계수를 구해 토크를 나누거나, 도체수·자속·전류·병렬 경로 수로 토크를 구한다.
자주 묻는 물음
- 대형 직류전동기의 토크를 측정하는 데 가장 적당한 방법은?
- 전기동력계로 재는 방법입니다. 전기적으로 부하를 걸어 토크를 안정적이고 정확하게 측정합니다.
- 반환부하법의 종류가 아닌 것은?
- 스코트법입니다. 반환부하법은 서로 기계를 연결해 부하를 돌려주는 방식이고, 스코트법은 그 분류에 들지 않습니다.
- 전기동력계의 저울 눈금으로 출력은 어떻게 구하나요?
- 저울의 무게를 힘으로 바꾸고 암 길이를 곱해 토크를 구한 뒤, 토크에 회전속도의 각속도를 곱합니다.
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