정격전압 200V, 전기자 전류 100A 일 때 1000rpm으로 회전… | [전기산업기사 필기] 16년 2회차 기출문제 상세 페이지

직류 분권 전동기의 회전속도는 $N = \frac{V - I_a R_a}{K_\phi}$로 나타나며, 무부하 상태에서는 기계손(마찰, 통풍)을 무시하면 입력전력이 거의 0이 되어 전기자 전류가 최소화된다. 먼저 정격 조건에서 역기전력 상수를 구한다: $E_1 = V - I_a R_a = 200 - 100 \times 0.15 = 185\text{V}$이고, $N_1 = 1000\text{rpm}$일 때 $K_\phi = \frac{E_1}{N_1} = \frac{185}{1000} = 0.185\text{V}\cdot\text{s/rad}$이다. 무부하 상태에서는 기계손을 무시하면 입력전력 $P_{in} = VI_a = 0$ 근처이므로, 실제로는 철손과 마찰손을 보상하는 최소 전류 $I_{a0}$만 흐른다. 분권 전동기에서 무부하 운전 시 관례적으로 전기자 전류를 무시하면 $N_0 = \frac{V}{K_\phi} = \frac{200}{0.185} \approx 1081\text{rpm}$이 된다. 이는 정격 조건에서의 역기전력 상수를 유지한 채 입력전압만으로 결정되는 이론적 무부하 속도로, 실제 무부하 속도는 손실에 의해 약간 낮지만 선택지 중 가장 가깝다.