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2020년06월06일 45번

[전기기기]
전기자저항과 계자저항이 각각 0.8Ω인 직류 직권전동기가 회전수 200rpm, 전기자전류 30A 일 때 역기전력은 300V 이다. 이 전동기의 단자전압을 500V로 사용한다면 전기자전류가 위와 같은 30A로 될 때의 속도(rpm)는? (단, 전기자 반작용, 마찰손, 풍손 및 철손은 무시한다.)

  • ① 200
  • ② 301
  • ③ 452
  • ④ 500
(정답률: 32%)

문제 해설

역기전력은 전동기가 회전할 때 발생하는 전압으로, 전류가 흐르는 방향과 반대 방향으로 작용한다. 따라서 전동기의 단자전압이 500V로 증가하면 역기전력도 증가하게 되어 전기자전류가 유지되기 위해서는 회전수가 감소해야 한다.

전동기의 회전수와 전기자전류는 다음과 같은 관계식으로 연결된다.

역기전력 = 전기자전류 × 전기자저항 + 회전자반작용전압

회전자반작용전압은 이 문제에서는 무시하므로, 위 식은 다음과 같이 간단해진다.

역기전력 = 전기자전류 × 전기자저항

따라서 전기자전류가 30A일 때의 역기전력은 30 × 0.8 = 24V이다. 이 값은 전동기의 단자전압이 300V일 때의 역기전력과 같으므로, 회전수는 동일하게 200rpm이 된다.

하지만 전동기의 단자전압이 500V로 증가하면, 역기전력은 30 × 0.8 = 24V가 아니라 30 × 0.8 × 500 / 300 = 40V가 된다. 따라서 전동기의 회전수는 다음과 같이 구할 수 있다.

역기전력 = 전기자전류 × 전기자저항 + 회전자반작용전압
40 = 전기자전류 × 0.8
전기자전류 = 50A

따라서 전기자전류가 30A일 때의 속도는 200rpm이지만, 전기자전류가 50A일 때의 속도는 301rpm이 된다. 따라서 정답은 "301"이다.
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