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전기기사 전기기기 · 전기자 권선법

전기자 권선: 중권과 파권

직류기의 전기자에는 도체가 수백 개 들어 있고, 이 도체들을 어떻게 이어 묶느냐에 따라 병렬 회로 수 a 가 정해진다. 중권은 극수만큼 병렬 회로가 생겨(a = P) 저전압 · 대전류에 알맞고, 파권은 극수와 상관없이 병렬 회로가 두 개(a = 2)라 고전압 · 소전류에 알맞다. 유기 기전력 E = PZΦN/(60a) 의 분모 a 가 바로 권선법에서 나오니, 같은 기계라도 권선법만 바꾸면 전압과 전류 용량이 함께 달라져요. 중권 · 파권 버튼과 극수 슬라이더를 움직이면 같은 색으로 묶인 병렬 회로의 수와 브러시 개수, 왼쪽 위의 a 값이 바뀌어요.

도체를 어떻게 이을까

🤔 권선법이 중요한 까닭
직류기에는 도체가 수백 개 있다.
①병렬 회로 수 a 가 달라지면 같은 도체로도 전압과 전류 용량이 바뀐다.
②E = PZΦN/(60a) 의 a 가 권선법으로 정해진다.
③권선법은 중권과 파권 두 가지만 알면 돼요.
🚰 수도관에 빗대면
중권은 가는 관 P 개를 나란히 놓은 셈이라 압력(전압)은 낮고 흐름(전류)은 많다.
①파권은 관 두 개만 두고 길게 이은 셈이라 압력은 높고 흐름은 적어요.

중권과 파권 살펴보기

4극
🔵 중권 = 이웃한 정류자편끼리 연결
같은 색 도체가 하나의 병렬 회로를 이룬다.
①코일의 두 끝을 이웃한 정류자편에 잇는다.
②극수를 바꾸면 색 묶음 수와 브러시 수가 극수를 따라 바뀌어요.
🟢 파권 = 멀리 떨어진 정류자편끼리 연결
코일 끝을 두 극 간격쯤 떨어진 정류자편에 이어 전기자를 물결처럼 한 바퀴씩 돈다.
①그래서 극수를 바꿔도 병렬 회로는 늘 두 개예요.

핵심 공식

중권 병렬 회로 수
a = P
저전압 · 대전류
파권 병렬 회로 수
a = 2
고전압 · 소전류
유기 기전력과 권선법
E = PZΦN60a
a 가 바뀌면 같은 기계라도 기전력이 달라진다

구체적인 비교와 균압 접속

📊 4극(P = 4)일 때 비교
같은 기계(P = 4, Z = 200, Φ = 0.05 Wb, N = 1500 rpm)라면
①중권(a = 4)은 E = 250 V 다.
②파권(a = 2)은 E = 500 V 다.
③전압은 파권이 두 배이고, 병렬 회로가 두 배인 중권은 전류 용량이 두 배예요.
⚖️ 균압 접속
중권은 극마다 자속이 조금씩 다를 수 있다.
①자속이 다르면 병렬 회로마다 기전력이 달라져 회로 사이에 순환 전류가 흐른다.
②그래서 전위가 같아야 할 점들을 균압선으로 이어 준다.
③파권은 병렬 회로가 두 개뿐이고 각 회로가 모든 극 밑을 지나므로 균압선이 필요 없어요.

총정리

🎯 시험 포인트
①중권: a = P, 저전압 · 대전류, 균압 접속이 필요하다
②파권: a = 2, 고전압 · 소전류, 균압 접속이 필요 없다
③브러시 수는 중권이 P 개, 파권은 최소 2 개다
④「6극 중권의 병렬 회로 수」 같은 문제는 a = 6 으로 바로 답할 수 있어요
📝 대표 기출 유형
①[병렬 회로 전류] 4극 중권, 전기자 전류 40 A → 병렬 회로 하나의 전류 40/4 = 10 A
②[권선법 변경] 8극 중권을 파권으로 바꾸면 → a 가 8 에서 2 로 줄어 기전력 4 배, 전류 용량 1/4
③[균압 접속] 중권에서 균압 접속이 필요한 이유 → 극마다 자속이 고르지 않아 생기는 순환 전류를 막기 위해서예요
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