전기기기›교류정류자기

단상반발 전동기

Single-Phase Repulsion Motor

반발 전동기의 원리
반발 전동기는 고정자(계자)만 전원에 연결하고, 회전자(전기자)의 브러시는 서로 단락시킨 독특한 구조이다. 고정자 자속이 회전자에 유도전류를 만들고, 이 전류와 자속의 상호작용으로 반발력(토크)이 발생한다.
💡 반발 전동기의 핵심
전원 → 고정자(계자)만 연결
①회전자 브러시는 서로 단락 (외부 전원 연결 없음)
②변압기 작용으로 회전자에 전류 유도
③브러시 위치(각도 α)로 토크 크기와 회전 방향 제어!
브러시 각도와 토크
브러시축과 계자축이 이루는 각도 α에 따라 토크가 sin2α에 비례한다. α = 0° 또는 90°이면 토크 = 0, α = 45°에서 최대 토크가 발생한다. 브러시를 반대쪽으로 기울이면 역회전한다.

반발 전동기 구조 — 브러시 각도에 따른 토크(T∝sin2α) 시각화

20°
반발 토크
T ∝ sin2α
α: 브러시축과 계자축의 각도, T∝sin2α
반발 토크
α = 45° → Tmax
최대 토크점
반발 토크
α = 0° 또는 90° → T = 0
토크 사라짐 (무토크점)
반발 전동기의 종류
반발 전동기에는 톰슨형, 데리형, 반발유도형의 세 가지가 있다. 톰슨형은 순수 반발 원리로만 동작하고, 데리형은 기동 후 정류자를 단락하여 유도전동기로 전환된다. 반발유도형은 반발 권선과 농형 도체를 함께 가진다.
⚡ 3가지 반발 전동기
톰슨(Thomson)형: 기동~운전 모두 반발 원리, 속도 제어 가능
①데리(Deri)형: 반발 기동 → 원심력 스위치로 정류자 단락 → 유도 운전
②반발유도형: 회전자에 반발 권선 + 농형 도체 공존 → 구조 간단
반발 전동기의 특성
반발 전동기는 기동토크가 매우 크다는 것이 최대 장점이다. 직권 전동기와 유사한 쌍곡선 속도-토크 특성을 가지며, 브러시 이동만으로 속도와 방향을 모두 제어할 수 있다. 다만 정류자와 브러시로 인한 유지보수 부담이 단점이다.
반발 토크
기동토크: 정격의 300~400%
단상 전동기 중 가장 큰 기동토크
🔍 반발 전동기 vs 유도전동기
기동토크: 반발 >>> 유도 (3~4배 vs 1.5~2배)
①속도 특성: 반발 = 변속, 유도 = 정속
②역전: 반발 = 브러시 이동, 유도 = 2상 교체
③유지보수: 반발 = 복잡(정류자), 유도 = 간단
시험 정리
반발 토크
T ∝ sin2α (α: 브러시 각도)
45°에서 최대, 0°·90°에서 영
반발 토크
톰슨 / 데리 / 반발유도형
순수반발 / 반발→유도 / 혼합형
📝 시험 포인트
①T ∝ sin2α 공식에서 α = 45°가 최대토크 — 2α = 90° → sin90° = 1
②브러시축 = 계자축 (α=0°)이면 토크 0 — 직축 위치
③브러시축 ⊥ 계자축 (α=90°)이면 토크 0 — 횡축 위치
④데리형은 기동 시 반발, 운전 시 유도 → 두 원리 모두 이해 필요
⑤반발 전동기는 전원이 고정자에만 연결 — 직권·분권과 다르다!
📝 대표 기출문제
①[기출유형] 반발 전동기의 토크가 최대인 브러시 각도는? (답: α=45° — T∝sin2α에서 sin90°=1)
②[기출유형] 데리(Deri)형 반발 전동기의 특징은? (답: 반발 기동 → 정류자 단락 → 유도 운전)
③[기출유형] 반발 전동기에서 전원이 연결되는 곳은? (답: 고정자(계자)만 — 회전자 브러시는 단락)