기동 순간 역기전력이 없어 전기자 전류가 V/Ra로 커지므로 기동 저항이 필요해요. 저항을 여러 단으로 줄여 가며 속도를 올리고, 직권·분권에 따라 기동 회로 구성이 달라져요. 기동 토크와 전류 제한을 동시에 맞추는 것이 실무 포인트예요. 기동 단을 진행시키며 전류·토크 변화가 단계마다 어떻게 안정되는지 살펴봐요.
직입 기동의 위험
🚨 시동 순간의 과전류
전동기 시동 순간(N=0)에는 역기전력 E가 0이다.
①V = E + Ia·Ra에서 E=0이면:
②Ia = V / Ra = 220 / 0.5 = 440A !!
③정격 전류(40A)의 11배가 흐른다!
④이 과전류가 순간적으로 전기자 권선을 태울 수 있다.
💡 물 비유로 이해하기
수도꼭지(전원)를 급히 완전히 열면 수압(전류)이 폭발적으로 나오듯,
①전동기도 갑자기 전압을 걸면 순간 과전류가 흐른다.
②해결: 수도꼭지를 천천히 여는 것! = 기동저항을 넣어 저항을 높이기
③모터가 속도를 올리면(역기전력↑) 저항을 하나씩 빼면 된다.
기동전류 공식
Ist = VRa + Rs
기동저항 Rs를 추가하여 시동 전류를 정격의 1.5~2배로 제한
기동저항기 동작원리
0
OFF1단2단3단4단RUN
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직류전동기 기동저항기 회로도: 단계별 저항 단락과 전류·속도 변화
🎚️ 단계별로 저항을 빼보자!
슬라이더를 1단부터 천천히 올려보자:
①1단(Rs=5Ω): Ia = 220/(0.5+5) = 40A → 정격 수준으로 제한!
②속도가 올라오면 → 역기전력 E 증가 → 전류 자연 감소
③전류가 줄면 다음 단으로 이동(저항↓) → 전류 다시 적당히 상승
④이 과정을 반복해서 마지막에 모든 기동저항을 단락(Rs=0)
📈 전류 변화 패턴
각 단계에서 벌어지는 일:
①저항 감소 → 전류 순간 상승 (톱니처럼!)
②역기전력 증가 → 전류 서서히 감소
③다시 저항 감소 → 전류 순간 상승…
④결과: 전류가 톱니파 형태로 정격 근처를 유지!
기동저항 계산
필요 기동저항
Rs = VIst − Ra
Ist: 허용 기동전류 (보통 정격의 1.5~2배)
📐 계산 예제
V=220V, Ra=0.5Ω, 정격전류=40A, 기동전류를 정격의 1.5배로 제한한다면:
①Ist = 40 × 1.5 = 60A
②Rs = 220/60 − 0.5 = 3.17Ω
③이 저항을 여러 단으로 나누어 단계적으로 단락시킨다
④단수가 많을수록 전류 변동이 적고 부드러운 기동이 가능
⚡ 기동 토크와 기동저항의 관계
기동저항을 넣으면 전류가 줄어드니까 토크도 줄어든다!
①T = KΦIa에서 Ia↓ → T↓
②기동저항이 너무 크면 → 전류 제한은 되지만 토크가 부족해서 안 돌 수 있음
③적절한 기동저항 = 과전류 방지 + 충분한 기동토크의 균형
기동법의 종류와 제동법
1️⃣ 기동저항기법 (가장 일반적)
전기자 회로에 저항을 넣고 단계적으로 빼기
①3점 기동기: 계자 소실 시 자동 차단 (안전장치) 분권 전용
②4점 기동기: 계자 회로와 독립, 속도 제어와 결합 가능
③직권: 기동저항이 부하 전류도 통과 → 대용량 저항 필요
2️⃣ 전압 제어 기동 (감압 기동)
기동저항 대신 인가 전압 자체를 낮추는 방법
①워드레오나드 방식: 별도 발전기로 전압을 서서히 올림
②사이리스터(SCR) 제어: 반도체로 전압을 가변
③장점: 전류를 부드럽게 제어, 기동저항 불필요
④단점: 장비가 비싸다
3️⃣ 직입 기동 (소형 모터만!)
기동 장치 없이 바로 전원 인가
①소형 모터(수십 W 이하)는 Ra가 상대적으로 크므로 과전류가 심하지 않음
②대형 모터에서는 절대 직입 기동 금지!
③전원 계통에도 순간 전압강하를 일으킬 수 있다
🛑 제동법 3가지
전동기를 빨리 멈추는 방법:
①발전 제동: 전원 차단 후 전기자를 저항에 연결 → 운동에너지를 열로 소비
②회생 제동: 역기전력이 전원보다 클 때 전력을 전원으로 돌려보냄 (에너지 회수)
③역전 제동(플러깅): 전원 극성 반전 → 급정지 (전류가 매우 크므로 저항 삽입 필수)
시험 정리
기동전류
Ist = VRa + Rs
Rs로 시동 전류 제한: 핵심 공식
필요 기동저항
Rs = VIst − Ra
Ist를 정격의 1.5~2배로 설정하여 계산
📝 시험 포인트
①시동 순간 E=0이므로 Ia = V/Ra → 과전류 (정격의 수~수십 배)
②기동저항(Rs)을 전기자와 직렬로 넣어 전류 제한
③속도 상승 → E 증가 → 전류 감소 → 기동저항 단계적 단락
④3점 기동기: 계자 소실 보호 기능 내장 (분권 전동기용)
⑤직권 전동기: 반드시 부하 연결 후 기동 (무부하 기동 금지!)
⑥제동법: 발전제동, 회생제동, 역전(플러깅)제동
📝 대표 기출문제
①[기출유형] 220V, Ra=0.5Ω인 직류전동기를 직입 기동 시 전류는? (답: Ia = 220/0.5 = 440A)