직류 전동기는 시동 순간 기전력이 0이기 때문에 과전류가 흐르기 쉽고,
정지할 때도 관성에 의해 일정 시간 계속 회전하게 된다.
이 때문에 기동 시에는 전류를 제어해주고, 정지 시에는 의도적으로 제동을 걸어주는 장치가 필요하다.
이번 글에서는 직류기의 기동 방법과 제동 방식의 종류 및 원리를 정리해보자.
1. 직류 전동기의 기동(Starting)
왜 기동 장치가 필요한가?
전동기 기동 시에는 회전 속도가 0이므로 역기전력 E = 0
→ 전압 V = IₐRₐ → Iₐ = V / Rₐ
→ 전기자 저항(Rₐ)이 매우 작기 때문에 Iₐ가 과도하게 커짐
이러한 과전류는 전동기 소손, 브러시 손상, 전원 계통 충격 등을 유발할 수 있으므로
초기에는 전류를 제한해주는 기동 저항기가 필요하다.
2. 기동기 구성과 작동 방식
기동기 구조
- 시동 저항기(스타팅 레지스터)
- 스위치 또는 접촉기
- 과전류 릴레이
- 차단기 또는 퓨즈
작동 원리
- 기동 시 저항을 회로에 연결하여 초기 전류 제한
- 전동기 회전 속도가 증가함에 따라 역기전력도 증가
- 저항을 단계적으로 제거하여 정상 운전 상태 도달
→ 기동 후 저항은 완전히 제거됨
3. 직류 전동기의 제동(Braking)
직류 전동기는 기계적 관성 때문에 전원을 꺼도 즉시 정지하지 않는다.
이를 해결하기 위해 의도적으로 회전을 늦추거나 반대 전류를 걸어주는 제동 방식을 사용한다.
제동 방식의 종류
제동 방식원리 및 특징
| 회생 제동 | 전동기 역기전력으로 발전 작용, 전력망에 에너지 반환 |
| 역전 제동 | 전기자 극성 반대로 회전 방향 역방향으로 전류 공급 → 빠르게 정지 |
| 전기자 단락 제동 | 전원을 차단하고 전기자 단락 → 회전 에너지가 저항으로 소모됨 |
→ 속도 제어 및 안전 정지 시 필수
→ 전동차, 승강기 등에서 주로 사용
4. 시험 출제 포인트
- 기동 시 과전류 발생 원인 = 역기전력 0
- 기동 저항기 단계적 제거 원리
- 회생 vs 역전 vs 단락 제동 비교
- 회생 제동: 에너지 회수형, 역전 제동: 급정지용
5. 실생활 예시
- 엘리베이터 모터: 급정지를 위한 역전 제동
- 지하철: 회생 제동으로 전력 회수
- 공작기계: 단락 제동으로 빠르게 정지
6. 마무리
직류 전동기의 기동과 제동은 안전하고 효율적인 운전을 위한 핵심 요소다.
기동 시 과전류를 억제하고, 제동 시 회전을 제어하는 방법은
시험에서도 개념 문제와 상황 설명 문제로 자주 출제된다.
다음 글에서는 14편 – 직류기의 효율과 손실 계산을 통해
직류기 성능 분석의 핵심 개념을 정리해보겠다.
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