직류기와 교류기

DC & AC Machines

전기기기는 전기와 회전을 서로 바꾸는 장치로, 직류기와 교류기로 나뉘어요. 소방에서는 유도전동기가 많고, 동기속도·슬립으로 실제 회전수를 잡아요. 직권 특성·역기전력 식은 기동·과전류 맥락에서 자주 나와요. 슬립 슬라이더로 고정자·회전자와 회전수 변화를 확인해 봐요.

전기기기 = 전기 ↔ 회전의 변환기

💡 전동기와 발전기

①전동기(모터): 전기 에너지 → 회전(기계) 에너지

②발전기: 회전(기계) 에너지 → 전기 에너지

③원리는 같다! 전자력(F=BIl)과 전자유도(e=−NdΦ/dt)

④소방에서 전동기 = 소방펌프·배연팬·비상발전기의 핵심

전기기기 분류

전기기기 대분류

직류전동기: 종류와 특성

직류전동기 비교

Chart직류전동기 종류별 특성

구분	분권	직권	복권
계자 연결	병렬	직렬	직렬+병렬
속도 특성	거의 일정	부하↑ 속도↓↓	중간
토크 특성	보통	기동토크 매우 큼	중간
용도	공작기계, 펌프	전동차, 크레인	엘리베이터
무부하 위험	안전	폭주 위험!	안전

직류전동기 역기전력

E = V − I_aR_a

역기전력 = 전원전압 − 전기자 전압강하

⚠️ 직권전동기 주의

①직권전동기는 무부하 시 속도가 무한히 올라간다(폭주)

②따라서 벨트 구동 금지! 반드시 직결

③시험에 '무부하 운전 금지' 관련 문제 자주 출제

유도전동기: 소방에서 가장 많이 쓰는 전동기

슬립 s5 %

동기속도

N_s = 120fP [rpm]

f: 주파수(60Hz), P: 극수

슬립

s = N_s − NN_s

동기속도와 실제 회전수의 차이 비율

실제 회전수

N = N_s(1 − s) [rpm]

실제 회전수 = 동기속도 × (1 − 슬립)

💡 슬립이 있어야 돌아간다

①고정자의 회전자계(Ns)가 회전자를 끌고 간다

②회전자가 동기속도와 같으면(s=0) 유도 전류 = 0 → 토크 없음

③따라서 항상 약간 느리게(s=2~5%) 회전해야 한다

④슬립 = 0이면 회전력이 없다는 것이 핵심 포인트

동기기와 소형 교류전동기

유도기 vs 동기기

Chart유도전동기와 동기전동기 비교

구분	유도전동기	동기전동기
회전수	N < Ns (슬립 있음)	N = Ns (정확히 동기)
구조	간단 (농형)	복잡 (여자 필요)
기동	자기 기동 가능	별도 기동 장치 필요
역률	지상 (0.8~0.9)	조정 가능
용도	펌프, 팬, 컨베이어	대형 압축기

단상 유도전동기

단상 유도전동기 기동법

⚡ 소방 현장의 전동기

①소방펌프: 3상 유도전동기 (농형)

②배연팬: 단상 또는 3상 유도전동기

③비상발전기: 동기발전기

④화재 시 전원 차단 후 비상전원으로 자동 전환

시험 총정리

동기속도

N_s = 120fP [rpm]

4극 60Hz → 1800rpm, 2극 → 3600rpm

슬립

s = N_s − NN_s

유도전동기는 반드시 슬립 > 0

실제 회전수

N = N_s(1 − s)

슬립을 빼야 실제 회전수

🎯 시험 포인트

①Ns=120f/P: 극수(P)와 주파수(f) 대입만 하면 끝

②직권전동기 무부하 운전 금지 (폭주 위험)

③유도전동기의 슬립 = 0이면 토크 = 0

④셰이딩코일형 = 소형팬·배연팬에 사용

⑤3상 유도전동기가 소방펌프의 표준: 농형이 가장 많다