본문 바로가기
반응형

스터디48

20편 – 동기전동기의 구조와 동기속도, 그리고 유도전동기와의 본질적 차이 전동기 이론에서 유도전동기를 충분히 이해했다면, 다음으로 반드시 넘어가야 할 장치가 바로 동기전동기이다. 동기전동기는 이름 그대로 회전자 속도가 전원의 주파수에 의해 결정되는 ‘동기속도’로 정확히 회전하는 전동기로, 산업 현장에서의 활용 목적과 운전 특성이 유도전동기와 근본적으로 다르다. 유도전동기가 슬립을 기반으로 토크를 발생시키는 반면, 동기전동기는 슬립이 존재하지 않는 상태에서 안정적으로 운전된다는 점에서 전동기 이론의 중요한 전환점이 된다. 이러한 차이를 이해하는 것이 동기전동기를 제대로 공부하는 첫걸음이다. 동기전동기의 구조는 기본적으로 고정자와 회전자로 이루어져 있으며, 고정자는 삼상 교류 전원을 공급받아 회전자계를 생성하는 역할을 한다. 이 부분은 삼상 유도전동기와 거의 동일하다. 그러나 .. 2025. 12. 14.
19편 – 단상 유도전동기의 회전자기 원리와 기동 방식의 모든 것 유도전동기라고 하면 대부분은 삼상 전원을 사용하는 삼상 유도전동기를 떠올리지만, 실제로 우리의 생활 환경 속에서 가장 많이 쓰이는 전동기는 바로 단상 유도전동기이다. 냉장고, 세탁기, 에어컨 실내기, 선풍기, 보일러 펌프, 작은 공조 장비까지 대다수의 가정·상업용 기계가 단상 전원만을 공급받기 때문에 단상 유도전동기는 산업 현장에서 삼상 전동기만큼이나 중요한 위치를 차지한다. 그러나 단상 유도전동기는 삼상과 달리 전원을 하나만 사용하기 때문에 ‘회전자기’가 자연스럽게 만들어지지 않는 구조적 한계를 갖는다. 이 한계를 극복하는 과정이 바로 단상 전동기의 원리를 이해하는 핵심이며, 전기기사 시험에서도 이 부분을 집중적으로 묻는다.단상 유도전동기의 가장 큰 특징은 정지 상태에서는 토크가 0이라는 사실이다. .. 2025. 12. 12.
18편 – 유도전동기의 토크-슬립 특성과 전동기 운전의 본질 삼상 유도전동기를 이해할 때 가장 중심이 되는 개념을 하나 꼽으라면 단연 토크-슬립(T–s) 특성곡선이다. 이 곡선은 전동기가 정지 상태에서부터 정격 속도에 이르기까지 어떤 토크를 내며, 부하 조건에 따라 어떻게 운전점이 달라지는지를 결정하는 일종의 ‘운동학적 지도’와 같다. 아무리 기동 방식, 효율, 회전자 구조 등을 이해하고 있어도 토크-슬립 특성을 이해하지 못하면 전동기의 실제 동작을 온전히 파악하기 어렵다. 유도전동기의 미묘한 본질은 슬립이 존재해야만 토크가 발생한다는 점이다. 슬립이 0이면 회전자는 동기속도를 완전히 따라잡아 자속 변화가 없어지고, 결과적으로 유도기전력도 발생하지 않으므로 토크도 생기지 않는다. 반대로 전동기가 정지해 있을 때는 슬립이 1이 되어 최대 자속 변화를 겪고, 큰 유.. 2025. 12. 12.
17편 – 삼상 유도전동기의 기동 방식과 각 방식의 특성 삼상 유도전동기는 구조가 견고하고 유지보수가 거의 필요 없다는 강력한 장점을 가지고 있지만, 그럼에도 기동 시에는 비교적 큰 전류가 흐른다는 특성이 있다. 유도전동기의 회전자는 정지해 있을 때 슬립이 1이 되므로 최대 자속 변화가 발생하고, 그 결과 유도기전력도 커지며 정격전류의 수배에 달하는 기동전류가 흘러 전원이 순간적으로 부담을 느끼게 된다. 이 때문에 산업 현장에서는 전동기의 크기와 설비 여건에 맞추어 다양한 기동 방식을 적용하며, 이를 이해하는 일은 전기기사 시험뿐 아니라 실제 전기 설비 운용에서도 필수적인 기본 지식이다. 기본적으로 기동 방식은 크게 직입 기동, Y-Δ 기동, 리액터 기동, 부하분리 기동, 그리고 권선형 전동기의 경우 슬립 링 저항 기동으로 나눌 수 있으며, 각 방식은 기동전.. 2025. 12. 10.
16편 – 삼상 유도전동기의 구조와 회전자계 생성 원리 삼상 유도전동기는 산업 현장에서 가장 널리 사용되는 전동기이며, 전기기사를 준비하는 과정에서도 반드시 명확하게 이해해야 하는 핵심 장치다. 특히 전동기의 기초 원리 중 하나인 ‘회전자계의 생성’은 유도기뿐 아니라 동기기, 변압기 이해로도 연결되며 전기 기초 이론 전체를 묶는 중요한 연결고리 역할을 한다. 삼상 유도전동기의 기본 원리를 설명하려면 먼저 그 구조를 차근차근 뜯어볼 필요가 있다. 이 전동기는 크게 고정자와 회전자로 이루어져 있으며, 고정자는 철심과 고정자 권선으로 구성되어 삼상의 전압이 공급되는 부분이다. 반면 회전자는 두 가지 타입, 즉 **와운드형(권선형)**과 **케이지형(스크롤 케이지형)**이 존재하는데, 실제 현장에서는 케이지형 회전자가 압도적으로 많이 쓰인다. 그 이유는 구조가 간.. 2025. 12. 10.
14편 – 변압기의 절연과 내전압 시험의 원리 변압기는 고전압과 저전압을 동시에 다루는 장치이기 때문에 절연 성능이 매우 중요하고, 이 절연 성능이 변압기의 수명과 안전성에 직접적인 영향을 미친다. 전력 설비 중 절연의 중요성을 가장 크게 다루는 분야가 바로 변압기인데, 이는 내부 구조가 고전압 권선, 저전압 권선, 철심, 절연유, 절연지 등 여러 절연체로 이루어져 있기 때문이다. 이러한 절연체들은 서로 다른 역할을 수행하면서 전기적 간섭을 방지하고, 외부 이상전압이나 내부 전압 스트레스에도 견딜 수 있는 수준의 강도가 요구된다. 변압기는 운전 중 높은 전압이 걸리기 때문에 권선과 권선 사이, 권선과 철심 사이, 절연유와 탱크 사이 등 다양한 부분에 전기적 스트레스가 존재하며, 이를 안전하게 유지하기 위해 절연 구조가 정교하게 설계된다. 변압기 절.. 2025. 12. 9.
13편 – 변압기의 온도상승과 냉각 방식의 이해 변압기는 전력 계통에서 장시간 연속 운전을 해야 하는 대표적인 장치이기 때문에 내부에서 발생하는 열을 어떻게 관리하고 냉각하느냐가 매우 중요한 요소가 된다. 변압기 내부에서는 동손과 철손이 지속적으로 발생하면서 온도가 상승하게 되고, 이 온도는 절연물의 노화와 성능 저하에 직결된다. 절연물은 일정 온도 이상에서는 급격하게 열화가 진행되기 때문에 변압기의 수명을 좌우하는 가장 중요한 요인 중 하나가 바로 온도상승이다. 일반적으로 변압기의 수명은 절연물의 수명이라고 말할 정도로 절연체가 받은 열적 스트레스가 전체 장치의 내구성과 안정성에 큰 영향을 미친다. 변압기의 온도상승은 보통 권선 온도상승과 유입유 온도상승으로 구분되며, 각각 규정된 허용 온도 범위가 있으며 이를 넘어서는 경우 변압기가 위험한 상태로.. 2025. 12. 6.
11편 – 변압기의 병렬운전 조건과 전압균형의 원리 변압기의 병렬운전은 전기설비에서 매우 중요한 개념으로, 하나의 변압기만으로는 감당하기 어려운 부하를 안정적으로 공급하기 위해 두 대 이상을 함께 연결하여 운전하는 방식이다. 전력계통에서는 부하가 갑자기 증가할 수도 있고, 변압기 한 대가 고장이나 점검으로 인해 운전이 불가능한 상황이 발생할 수 있기 때문에 여러 대의 변압기를 병렬로 연결해 두면 안정성과 신뢰성을 대폭 높일 수 있다. 하지만 아무 변압기나 단순히 선만 연결한다고 해서 문제 없이 병렬운전이 되는 것은 아니며, 특정 조건을 만족하지 못하면 부하 공유가 제대로 이루어지지 않고 변압기 내부에 순환전류가 흐르거나 과부하가 발생하는 등 위험한 상황이 생길 수 있다. 그래서 전기기사 시험에서도 변압기 병렬운전 조건은 매우 중요한 이론으로 자주 등장한다.. 2025. 12. 5.
10편 – 변압기의 등가회로와 임피던스의 비밀 전기기사에서 변압기는 가장 기본적이면서도 동시에 반드시 깊게 이해해야 하는 핵심 파트 중 하나인데, 그중에서도 등가회로와 임피던스 개념은 처음 접할 때 복잡해 보이지만 실제로는 변압기가 어떻게 동작하고 어떤 손실이 생기며, 부하 조건에 따라 전압이 어떻게 변화하는지 설명해주는 가장 중요한 도구다. 변압기는 1차 권선과 2차 권선 사이에서 전자유도 작용에 의해 전압과 전류를 교환하는 기계이지만, 실제 변압기 안에서는 이상적인 변환만 이루어지는 것이 아니라, 권선의 저항과 누설 리액턴스, 자화전류, 철손 등 다양한 요소가 동시에 발생한다. 변압기를 등가회로로 표현하는 것은 이러한 실제 요소들을 하나의 회로로 단순화해서 이해하고 계산할 수 있게 만드는 과정으로, 전기기사 시험에서 매우 높은 비중으로 출제되는 .. 2025. 12. 4.
9편 – 동기기의 기본 원리와 동기 속도의 비밀 전기기사에서 동기기는 유도기와 함께 반드시 이해해야 하는 핵심 기계인데, 동기기는 구조와 원리에서 유도기와는 완전히 다른 특징을 가지고 있기 때문에 처음 접하는 수험생들에게는 다소 낯설게 느껴지기도 한다. 그러나 동기기의 본질을 이해하면 이 기계가 왜 ‘동기기’라고 불리는지, 왜 전력계통에서 필수적인 역할을 하는지 자연스럽게 이해할 수 있게 된다. 동기기는 발전기와 전동기로 모두 사용될 수 있으며, 교류 발전소에서 사용하는 거의 모든 발전기가 동기 발전기이기 때문에 전력계통의 뿌리를 이루는 기계라고 해도 과언이 아니다. 동기기의 가장 중요한 특징은 바로 회전자가 고정자에서 만들어지는 회전자기장과 동기(speed) 즉, 동일한 속도로 회전한다는 점이다. 이 말은 곧 회전자와 고정자의 자기장이 서로 맞물려.. 2025. 12. 4.
반응형

티스토리툴바