전동기에서 고정자 권선의 온도는 정상인데 회전자 온도만 상승하는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.전동기 회전자만 뜨거워지는 원인은 회전자 바 결함이나 기계적인 열전달 때문이죠. 왜냐하면은 회전자 바의 균열이 생기면 전류가 한 곳으로 쏠려서 열이 나기 때문입니다. 거기다가 베어링 그리스가 부족해도 열이 축을 타고 회전자로 넘어가죠. 그리고 전원 고조파로 인해서 회전자에 무리한 전류가 맴돌 수도 있습니다. 그래서 결론적으로 고정자가 멸정하다고 해도 회전자 자체의 문제로 인해서 온도가 크게 오를 수가 있는 것이죠. 그래서 현장에서는 열화상 카메라 촬영이랑 전류의 스펙트럼 분석을 순서대로 진행하고 있습니다. 열화상 카메라를 쓰면은 베어링 부분에 마찰열에 바로바로 확인할 수 있기 때문이죠. 거기다가 모터 전류를 정밀하게 분석하면 회전자 바의 단선 여부까지 잡아낼 수가 있습니다. 또 모터를 멈춘 뒤에 회전자 테스터기로 전기적인 결함을 재확인할 수가 있죠. 그렇기 때문에 축 마찰열부터 살핀 후에 전류 분석으로 결함을 찾는 것이 좋은 방법이 되겠습니다.
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변압기 코일의 감은 수에 따라 전압이 바뀌는 유도 원리
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.변압기의 승압 원리는 1차 코일에서 흐르는 교류가 만든 자기장이 2차 코일을 지나면서 전기를 만들어 내는 패러데이 전자기 유도 법칙으로 설명할 수 있습니다. 1차 코일에 교류를 흘려주면 철심 내부의 자기장이 계속해서 바뀝니다. 거기다가 이렇게 변하는 자기장은 철심을 따라서 2차 코일 쪽으로 그대로 전달이 되죠. 그래서 2차 코일은 자기장의 변화를 받아서 새로운 유도 기전력을 스스로 만들어내게 되는 겁니다. 이때 출력되는 전압의 크기는 2차 코일을 감은 횟수에 정확히 비례하게 됩니다. 왜냐하면 코일을 한 바퀴 감을 때마다 유도되는 전압이 계속 차곡차곡 더해지기 때문이죠. 게다가 1차 코일보다 2차 코일을 훨씬 더 많이 감으면 그만큼 더 큰 전압이 2차측에 합쳐져서 나오게 됩니다. 그래서 결론적으로 2차 코일의 권선수를 늘려주는 것만으로도 원하는 높은 잔업을 안전하게 얻어낼 수가 있습니다.
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배전반에서 CT(변류기)의 극성을 확인하는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다. 배전반의 CT 극성을 확인해야 되는 이유는 계전기랑 전력계의 정확한 작동 때문이죠. CT는 전류 크기뿐만 아니라 방향이랑 위상도 함께 전달합니다. 그리고 극성이 틀어지면 멀쩡한 상태를 사고로 오인할 수도 있죠. 그래서 배전반 오동작을 막으려면 극성에 대한 점검이 필수적인 겁니다. 만약에 현장에서 CT의 극성이 반대로 꼬인다고 해 보면 계측 오류나 대형 사고로 이어질 수가 있습니다. 그 이유는 전력계 오차는 물론이고 보호 계전기가 차단기를 잘못 내려버릴 수가 있기 때문이죠. 거기다가 정작 진짜 사고가 났을 때는 계전기가 오히려 안 터질 수도 있습니다. 그러니 결론적으로 작업 시 결선 방향을 꼭 재확인해야 되는 거죠.
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전동기에서 절연저항은 정상인데 진동이 계속 증가하는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.전동기의 절연 저항이 정상이라 하더라도 진동이 계속 커지는 이유는 전기적인 문제와 기계적인 문제가 별개이기 때문입니다. 일단 절연 저항은 누전이나 권선 상태 같은 전기적인 안전만 나타냅니다. 게다가 축의 심간 정렬이 틀어지면 회전체의 지속적인 기계적 변형이 생기죠. 그리고 베어링의 마모나 윤활유 부족도 진동을 만드는 원인이 됩니다. 그러니 전기적 절연에 이상이 없어도 회전체랑 연결 부의 정밀도가 떨어지면 진동은 늘어나게 되는 거죠. 현장에서는 가장 먼저 커플링이란 진동 패턴을 분석을 하고 1차 점검을 진행합니다. 커플링 마모나 편심은 진동 측정 장비로 특정 주파수를 분석하면 금방 밝혀질 수가 있죠. 게다가 다음 순서로 베어링의 유해한 흔적이 있는지 윤활 그리스 상태가 괜찮은지 정밀하게 체크를 해 줍니다. 그리고 볼트의 풀림이나 모터 베이스 프레임에 고정 상태까지 확인을 합니다. 결론적으로 기계적인 밸런싱과 베어링의 교체 그리고 기초 고정 상태를 순서대로 확인하는 것이 정상적인 방법이 되겠습니다.
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직선 전류가 만드는 자기장의 방향을 찾는 오른손 법칙
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.오른손에 엄지를 전류 방향으로 두고 네 손가락을 감아칠 때 손가락이 돌아가는 방향은 도선 주변에 생기는 자기장의 방향입니다. 이게 직선 도선의 전류가 흘러가면 도선을 중심으로 동심원 모양의 자기장이 만들어지죠. 게다가 이 원리는 앙페르의 오른 나사 법칙이라고 부르기도 합니다. 그리고 오른 나사를 전류 방향으로 밀어넣을 때 나사를 돌리는 회전 방향이랑 똑같아지시죠. 그러므로 손 모양을 떠올리시면 자기장의 회전 방향을 쉽게 찾아내실 수 있으실 겁니다. 그리고 실제 시험이나 현장 문제에서도 이 원리를 활용하시면 자기장 특성을 쉽게 파악하실 수 있습니다. 왜냐하면은 도선에 바짝 가까워질수록 내 손가락이 감싸는 자기장의 새끼가 더 세지기 때문이죠. 게다가 전류의 흐름을 반대로 바꾸면 감싸쥐는 손가락 방향도 그대로 반대로 뒤집히게 됩니다. 그리고 도선 근처에 나침반을 올려 놓았을 때 N극이 가르키는 방향이 바로 내 손가락의 방향과 일치하죠. 결론적으로 직선 도선 주변의 자기장 문제를 풀 때 가장 바탕이 되는 핵심적인 법칙이죠.
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인버터에서 토크 제한(Torque Limit) 기능을 사용하는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.인버터의 토크 제안은 기계 부품에 들어가는 힘을 직접 제어하는 기능이죠. 왜냐하면 전류만 줄여서는 기계에 가해지는 순간적인 충격을 다 못 막습니다. 게다가 모터 토큰은 전압이나 내부 상태에 따라서 계속 다르게 변할 수 있습니다. 그리고 무리한 힘이 계속 들어가면 샤프트나 기어가 부러지고 말죠. 그러니 토크 자체를 직접 눌러 주어야만 기계 파손을 깔끔하게 막으실 수 있습니다. 실제 현장에서는 사출기나 컨베이어 그리고 압출기 같은 설비에서 주로 사용하고 있습니다. 부품이 걸려서 잼이 걸렸을 때 기계가 억지로 돌면 큰일 나기 때문이죠. 게다가 원단이나 필름을 감는 설비에서도 재료가 터지는 걸 예방해 줍니다. 그리고 현장 작업자의 안전을 지키는데도 큰 역할을 하죠. 그래서 결론적으로 설비의 수명을 늘리고 안전을 확보하려면 꼭 필요한 보호 장치라고 이해해 주시면 좋을 것 같습니다.
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인버터에서 슬립 보상(Slip Compensation) 기능은 어떤 역할을 하나요?
안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.인버터의 슬립 보상은 부하가 커져도 모터의 속도가 줄어들지 않도록 잡아주는 기능이죠. 왜냐하면은 유도 전동기는 짐이 무거워지면 슬립이 커집니다. 그래서 회전수가 떨어지기 때문이죠. 게다가 속도가 떨어지면 공장의 정확도가 크게 낮아질 수가 있습니다. 그리고 인버터는 부하 전류를 실시간으로 감지하죠. 그러니 부하가 늘어날 때 인버터가 출력 주파수를 살짝 올려주어서 목표 속도를 일정하게 유지해 주는 것입니다. 실제 산업 현장에서는 속도 유지가 필수적인 컨베이어나 정밀 이송 설비에서 많이 쓰이고 있죠. 물건이 많이 올라와도 이송 속도가 변하지 않아야 공장이 안 꼬이기 때문입니다. 그리고 원자재에도 일정한 장력으로 잡아주는 관측이나 압축기 설비에서도 자주 활용되고 있습니다. 그리고 엔코더 센서가 없는 일반 모터에서도 속도 오차를 줄여 주는 장점도 있고요. 마지막으로 비용 부담 없이 속도 정밀도로 높이고 싶을 때 아주 유용하게 쓰이고 있습니다.
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평행판 축전기의 전기용량을 크게 늘릴 수 있는 방법
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.평행판 축전기의 전기 용량을 늘리려면 극판의 면적을 넓히거나 두 극판 사이의 거리를 최대한 좁혀야 합니다. 축전기의 전기 용량은 극판 면적에 비례하고, 거리에는 반비례하기 때문이죠. 그리고 극판 사이가 가까워질수록 양 극판에 모인 전하끼리 끌어당기는 힘이 강해집니다. 그래서 제한된 크기 안에서는 극판 간격을 가깝게 만드는 것이 전기 용량을 높이는 핵심인 거죠. 더불어서 두 극판 사이에 유전율이 높은 유전체를 삽입하는 것이 매우 효과적입니다. 왜냐하면 유전체를 넣으면 내부에서 유전 분극 현상이 일어나면서 극판 내부에 전계 세기를 낮춰 주기 때문이죠. 그리고 전계가 낮아지면 같은 전압을 걸었을 때 훨씬 더 많은 전하를 모을 수 있습니다. 그래서 결론적으로 공기나 진공 상태보다는 유전율이 높은 물질을 극한 사이에 넣으면 전기 용량을 더 많이 쉽게 늘릴 수가 있는 것이죠.
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쿨롱 법칙을 적용할 때 전하의 부호 대입 여부 질문
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.쿨롱 법칙을 계산하실 때는 힘의 크기만을 구할 목적이라면 전하량의 절댓값만 대입하시는 것이 명확할 겁니다. 이게 이유가 부호를 떼고 크기만 계산해야 수식이 꼬이지 않습니다. 그리고 힘의 양을 깔끔하게 구할 수 있기 때문이죠. 그리고 부호는 정전기력의 방향인 끌어당기는 힘인지 밀어내는 힘인지 구분하는 역할만 하는 겁니다. 그러니 크기는 절대값으로 구하시고 두 전하의 부호가 같으면 척력이고 다르면 인력으로 방향을 따로 판단하시는 것이 맞습니다. 다만 벡터 수식이나 전위차 그리고 전위 에너지를 계산하실 때는 부호를 그대로 대입하셔야 되죠. 왜냐하면 스칼라 양인 에너지나 위치 에너지 계산에서는 플러스랑 마이너스가 실제 에너지의 높낮이를 결정합니다. 게다가 3차원 공간에서 방향 벡터까지 포함해서 정전기 인력을 계산할 때도 부호가 살아 있어야 방향을 올바르게 계산할 수 있습니다. 그래서 결론적으로 단순한 힘의 크기를 묻는 문제라면 절댓값을 쓰세요. 그리고 에너지나 벡터씩을 다루실 때는 부호를 그대로 살려서 대입해 주시는 게 맞습니다.
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송전 과정에서 전력 손실을 줄이기 위해
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.송전 과정에서 전력 손실을 줄일 때 HVDC가 가지는 장점은 매우 명확한 편입니다. 왜냐하면은 직류는 교류와 다르게 주파수가 없습니다. 그래서 무효 전력이 전혀 발생하지 않기 때문입니다. 거기다가 전선 표면으로만 전류가 흐르려는 표피 효과도 발생하지 않죠. 그리고 선로의 리액턴스 성분으로 인해서 전력 손실도 사라지게 됩니다. 결과적으로 장거리 송전이나 해저 케이블 구간에서 송전 효율이 대폭 향상이 되는 겁니다. 그리고 기술적인 이점뿐만 아니라 경제적인 측면에서도 큰 장점을 가지고 있습니다. 초고압 교류는 최소 세 가닥의 전선이 필요합니다. 근데 빅류는 한 가닥이나 두 가닥만으로도 송전이 가능하죠. 그래서 송전 철탑의 크기와 부피를 대폭적으로 줄일 수가 있는 겁니다. 그리고 철탑이 작아지는 만큼 건설 부지 매입 비용도 크게 절감이 되죠. 결과적으로 초기 변환 설비 비용이 되더라도 일정 거리 이상에서는 전체적인 경제성이 매우 뛰어나다고 이해해 주시면 좋겠네요.
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