전기자 권선법

Armature Winding: Lap vs Wave

직류기 전기자에는 수많은 도체가 있고, 어떻게 묶느냐에 따라 병렬회로 수 a가 정해져요. 중권은 극수만큼 병렬 회로가 생겨 저전압·대전류에 맞고, 파권은 병렬이 2개라 고전압·소전류에 맞아요. 유기기전력 공식 E=PZΦN/60a에서 a가 바로 권선법으로 결정되니 전압·전류 용량의 핵심이에요. 중권과 파권을 전환하고 극수 슬라이더를 바꿔 병렬회로 구성이 어떻게 변하는지 확인해 봐요.

도체를 어떻게 연결할까?

🤔 권선법이 왜 중요할까?

직류기에는 수백 개의 도체가 있다.

①병렬회로수(a)가 달라지면 전압과 전류 용량이 바뀐다

②E = PZΦN/60a ← 여기서 a가 권선법으로 결정

③중권(Lap)과 파권(Wave) 두 가지가 핵심

🚰 수도관 비유

중권 = 파이프 많이 (P개 병렬) → 저전압, 대전류

①파권 = 파이프 2개만 → 고전압, 소전류

중권 vs 파권 탐색

극수 P4극

🔵 중권 = 이웃끼리 연결

같은 색깔 도체들이 하나의 병렬회로를 형성한다.

①인접한 정류자 세그먼트끼리 코일을 연결

②극수(P)를 바꿔보자 → 색깔 그룹수가 바뀐다!

🟢 파권 = 멀리 있는 도체끼리 연결

극간격(pole pitch)만큼 떨어진 도체끼리 연결

①극수를 바꿔도 병렬회로는 항상 2개!

핵심 공식

중권 병렬회로수

a = P

저전압 · 대전류

파권 병렬회로수

a = 2

고전압 · 소전류

유기기전력과 권선법

E = PZΦN60a

a가 달라지면 같은 기계도 전압이 달라진다!

구체적 비교와 균압 접속

📊 P=4극일 때 비교

같은 기계(P=4, Z=200, Φ=0.05, N=1500)라면:

①중권(a=4): E = 250V

②파권(a=2): E = 500V

③전압이 2배 차이! 전류 용량은 중권이 2배

⚖️ 균압 접속

중권에서 극마다 자속이 미세하게 다를 수 있다.

①자속 차이 → 병렬회로 간 EMF 차이 → 순환전류 발생

②해결: 같은 전위점들을 균압선으로 연결

③파권은 a=2라서 균압선 불필요

총정리

🎯 시험 포인트

①중권(Lap): a=P → 저전압 대전류 → 균압 접속 필요

②파권(Wave): a=2 → 고전압 소전류 → 균압 접속 불필요

③브러시 수: 중권은 P개, 파권은 최소 2개

④시험: 'P=6인 중권의 병렬회로수?' → a=6 (즉답!)

📝 대표 기출문제

①[기출유형] 4극 중권, 전기자전류 40A → 각 병렬회로 전류는? (답: 40/4=10A)

②[기출유형] 8극 중권→파권 변경 시 EMF와 전류 변화는? (답: EMF 4배↑, 전류 1/4↓)

③[기출유형] 중권에서 균압 접속이 필요한 이유는? (답: 극별 자속 불균일 → 순환전류 방지)