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최근 수정 시각 : 2024-11-16 21:06:14

전기기기

정류기에서 넘어옴
1. 개요2. 전기기기의 기초3. 직류기
3.1. 직류발전기3.2. 직류전동기
4. 동기기
4.1. 동기발전기4.2. 동기전동기
5. 변압기6. 유도기
6.1. 유도발전기6.2. 유도전동기
7. 정류기8. 각종 시험에서의 출제
8.1. 국가기술자격증 전기분야에서의 출제경향

1. 개요

직류발전/전동기, 동기발전/전동기, 변압기, 유도기, 기타 특수기 총 5파트로 구성이 되어 있다.

추천 기본서는 sen, guru, sarma 등이 있다.

2. 전기기기의 기초

이는 모든 전기기기에서 기초가 되는 부분이다.

3. 직류기

3.1. 직류발전기

직류를 생성하는 발전기(Generator).

하지만 회전운동에 의해 생성되는 전기는 교류밖에 없다. 즉, 교류로 뽑은 다음에 브러시를 이용해 바뀐 전류의 방향을 다시 바꾸게 하는 방법으로 정류시키는 거다. 전기자 권선 방법으로는 폐로권, 고상권, 이층권이 많이 쓰이며, 이층권 중에 중권(병렬)과 파권(직렬)이 있다. 정류 과정없이 바로 직류를 생성하기 위해서는 연료 전지, 태양광 발전 등에 의존할 수밖에 없다.

3.2. 직류전동기

직류로 움직이는 전동기(Motor). 계자와 전기자가 직렬로 연결되어 있는 직권 전동기가 있으며, 전동차와 같은 무거운 물체를 움직이거나 드릴과 같은 센 힘을 전달하는데 사용된다. 반면, 계자와 전기자가 병렬로 연결되어 있는 분권 전동기가 있으며, 두 가지가 병합된 복권 전동기가 있다.

4. 동기기

4.1. 동기발전기

발전소나 빌딩 지하 엘리베이터가 안 가는 곳에 가면 볼 수 있는거. 계자는 배터리 직류 전원에 연결하며, 전기자에서 전기가 생산된다. 3상 전기를 뽑아내려니 전선이 적게 연결된 계자를 돌리는게 편하기 때문에 주로 계자를 회전시킨다. 전기자 권선법으로는 코일을 짧게 감아 고조파 제거에 유리한 단절권, 코일을 골고루 넣는 분포권이 많이 사용된다.

4.2. 동기전동기

회전력(토크)이 없기 때문에 처음에 돌릴 때에는 외부의 힘에 의해 돌려주어야 한다. 주로 속도를 신경쓰지 않는 환풍기 등에 이용되기도 하며, 콘덴서와 같이 역률을 개선하는데 이용된다. 이런 경우에는 동기 조상기라고도 불린다.

5. 변압기

전압을 바꾸는 기기. 코일의 권수(감는 수)에 비례하며, [5] 전압이 낮아지면 그 비율만큼 전류가 증가하기 때문에 전체 용량의 변화는 거의 없다. 3상의 경우 결선방식이 따라 Y결선과 델타(Δ)결선이 있다.

6. 유도기

6.1. 유도발전기

유도발전기는 동기발전기와 다르게 여자기가 없어 스스로 발전을 할 수 없다. 따라서 유도발전기는 외부에서 고정자에 상용전원을 인가해주어야 발전을 할 수 있다. 이러한 특징으로 인해 유도발전기는 독립전원으로 사용하기에는 부적합하며 상용전원과 연계하는 풍력설비에 사용하는 것이 적합하다.

유도발전기는 동기속도 이하로 회전한다면 발전할 수 없고 동기속도 이상 ( s < 0 ) 이어야 발전을 할 수 있다.
만일 풍력발전설비에서 유도기의 회전속도가 느려지게 되어 동기속도 이하가 되면 유도발전기는 유도전동기가 되어 전력을 소모한다.

6.2. 유도전동기

교류를 이용한 전동기. 구조는 매우 간단하여 현존하는 대부분의 전동기에 사용된다. 선풍기를 봐도 알 수 있다. 크게 권선형 유도 전동기와 농형(바구니형) 유도 전동기로 나눌 수 있다.

7. 정류기

크게 교류를 직류로 바꾸는 컨버터와 직류를 교류 전기로 바꾸는 인버터가 있다. 여러가지 반도체 소자들도 정류기에 포함된다. 일반적으로는 교류를 직류를 바꾸는 컨버터 정류기, 일명 어뎁터를 많이 사용하니 그 원리의 순서를 기술하자면 다음과 같다:
  1. 우선 정류를 하기 좋은 정도로 전압과 전류를 낮춘다.
  2. 전압을 낮춘 교류에서 한쪽으로만 전류가 흐르도록 흐름을 통제한다. 보통 양극(플러스) 쪽으로만 흐르도록 한다. 이를 정류라고 한다.
    • 정류의 원리는 간단하다. 교류는 양극(플러스)으로 흐르는 전류와, 음극(마이너스)으로 흐르는 전류가 서로 번갈아가면서 진동하듯이 왔다갔다 흐르는 것을 말하는데, 회로를 이용해서 전류가 음극으로 흐를 때는 차단하고, 양극으로 흐를 때만 흘려 보내는 것이다. 그러면 결과론적으로는 양극으로만 흐르는 전류만 나온다. 하지만 음극으로 차단될 때는 그 시간 동안 전류가 끊긴다는 문제가 있다. 즉 양극으로 흐르는 전류가 뚝뚝 끊어지며 나온다.
  3. 그래서 이렇게 뚝뚝 끊기는 양극의 변화 폭을 줄인다. 이를 '평활화'라고 한다.
  4. 최종적으로 가전 제품에 알맞는 전압과 전류로 다시 전력을 조정한다.

이런 네 단계의 과정을 거쳐 교류 전기를 직류로 사용하는 것이다.

8. 각종 시험에서의 출제

전기 분야에서의 필수과목 취급을 받고 있어서, 어지간한 관련 시험에서는 다 튀어나온다.

객관식 시험
논술형 시험

8.1. 국가기술자격증 전기분야에서의 출제경향

전기기사/ 전기산업기사 및 전기공사기사/ 전기공사산업기사의 경우, 각 기기의 등가 회로, 전력과 동력의 변환 관계를 이해하는 것이 가장 기본이며, 발전기는 유도기전력, 전동기의 경우 기동/제동법, 속도 제어법, 손실 등등 암기와 이해의 비중이 크다. 변압기 부분의 경우 다른 과목은 물론 실기 시험에서도 연관이 크기 때문에[10] 제대로 이해하는 것이 중요하다.

전기기능사에서도 약 20문제 정도 출제되는데, 위의 4개 자격증과 내용이 거의 동일하고 단지 난이도나 문제의 답안 유형이 조금 더 쉽게 되어있을 뿐이라 기초를 쌓을 때 큰 도움이 된다.

[1] 극이 같아야 같이 밀어줄 수 있다. [2] 비슷한 예로 전압이 다르거나 충전상태가 다른 건전지를 병렬 연결할 때, 전류가 부하로만 흐르는 것이 아니라 다른 건전지로 흐르게 되는 무효 순환전류가 발생할 수 있다. [3] 전압이 떨어지는 특성 [4] 지금은 VVVF 농형 유도전동기가 주로 사용된다. [5] 쉽게 말해 22,900번을 감으면 22,900V가 되고, 220번을 감으면 220V가 된다고 생각하면 된다. [6] 불에 타서 부서짐 [7] 흔히 볼 수 있는 전기 기관차 역시 주파수로 속도를 제어한다. [8] 동기기와 교류정류자기는 출제기준에 포함되지 않는다. [9] 나머지는 신호공학의 내용과 관련된 기기(예를 들면, 신호계전기, 건널목 전동차단기, 건널목 제어기기 등)와 관련된 내용이 출제된다. [10] 실제로 각 기기들의 특성을 서술하라는 단답형 문제가 자주 출제된다.

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