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전기기사 전기응용 · 전동력 응용 (공사)

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전동력 응용은 부하가 속도에 따라 요구하는 토크(토크-속도 특성)에 맞춰 전동기를 고르고, 출력과 기동 시간을 계산하는 단원이다. 펌프 · 팬은 속도의 제곱으로 토크가 늘고, 크레인은 속도와 상관없이 토크가 일정하며, 압연기 · 권취기는 출력이 일정해 토크가 속도에 반비례한다. 출력 P = Tω, 펌프 동력, 기동 시간 식이 선정표의 뼈대예요. 부하 종류 슬라이더를 1 ~ 4 로 옮기면 그 부하의 토크-속도 곡선이 밝게 그려지고 나머지는 흐리게 남아요.

전동기 선정의 핵심은 부하 특성

🔍 부하가 전동기를 정한다
① 부하의 토크-속도 특성이 어떤 전동기를 쓸지 정한다
② 기동 토크, 정격 속도, 회전체 관성(GD²)이 세 가지 선정 인자다
③ 과부하와 기동 빈도가 보호 방식을 정해요

부하별 토크-속도 곡선

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🔑 부하 분류 요약
① 2승 부하(펌프 · 팬): T ∝ N² 라 기동 토크가 작아 농형 유도 전동기로 충분하다
② 정토크 부하(크레인): 처음부터 큰 토크가 필요해 기동 토크가 큰 권선형 유도 전동기를 쓴다
③ 정출력 부하(압연기 · 권취기): P 가 일정하고 T ∝ 1/N 이라 직류 전동기나 인버터 제어를 써요

전동력 계산 식

전동기 출력
P = T × ω = T × 2πN/60 [W]
T: 토크[N·m], N: 회전수[rpm], ω: 각속도[rad/s]
펌프 소요 동력
P = 9.8QHγ / η [kW]
Q: 유량[m³/s], H: 양정[m], γ: 비중, η: 효율
기동 시간
t = GD²·ΔN / (375·Tacc) [s]
GD²: 플라이휠 효과[kg·m²](관성 J = GD²/4), Tacc: 가속 토크[kg·m]
컨베이어 동력
P = F·v / (η×1000) [kW]
F: 반송력[N], v: 벨트 속도[m/s], η: 기계 효율

전동기 선정과 보호

⚙️ 전동기 선정 순서
① 부하 종류를 파악하고 토크-속도 곡선을 확인한다
② 소요 동력을 계산하고 여유율(1.1 ~ 1.5배)을 곱한다
③ 기동 방식을 정한다(직입 · Y-Δ · 인버터 등)
④ 보호 장치는 과부하 계전기(OL) · 결상 보호 · 과열 보호를 둬요
전동기 여유율
P정격 ≥ P부하 × 여유 계수
펌프 1.1 ~ 1.2, 크레인 1.3 ~ 1.5, 압축기 1.15 ~ 1.3

정리: 자주 나오는 식

출력 = 토크 × 각속도
P = Tω
기본 관계식
펌프 동력
P=9.8QHγ/η
유량 · 양정 · 효율
🎯 시험 포인트
① 2승 부하(펌프 · 팬) · 정토크(크레인) · 정출력(압연기 · 권취기)을 구별한다
② 펌프 동력 P = 9.8QHγ/η [kW] 계산이 가장 자주 나온다
③ GD² 가 클수록 같은 가속 토크로 기동 시간이 길어진다
④ 인버터 V/f 일정 제어는 기저 속도 아래에서 정토크, 위에서 정출력이 된다
⑤ 전동기 여유율은 부하 종류마다 달라요
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