Ch. 2 전기
2.8 에너지와 전력 / 48 2.15 모터(motor) / 62
6주 강의
2.8 에너지와 전력
1. 적산 전력계
전기 에너지를 동력원으로 사용
에너지 비용을 지불
소정의 단위로 그 사용한 양을 결 정한다.
전기회사가 가정용 적산 전력계를 읽어, 사용한 전기 에너지의 양을 결정하면 전기 요금은 이에 준하 여 고지된다.
전력 수요는
시간이나 계절에 따라 크게 다르 므로, 심야 할인 시간대를 이용하 면 전기 에너지비용을 절감할 수 있다.
또, 특정 시간대의 전기요금은 대 단히 저렴하게 책정.
2. 일률(power)
전기 기구의 일률(전력)은 킬로와트(kW)로 측정,
에너지(kWh) = 일률(kW) × 시간(h)
일률은 단위 시간 동안 전기 에너지가 다른 형태의 에너 지로 변환되는 비율이다.
KWh(killowatt-hour)
일률 또는 전력에 대한 단위
1 kW 출력의 전기 기구를 1 시간 동안 사용했을 때의 에너지 양이다.
ex) kWh = 2 kW 출력의 기구를 30 분간 사용할 때의 에너지 양.
일률이 높은 기구는 에너지를 빨리 소비, 고비용 전기비.
ex) 전기 히터, 식품조리기
3. 주울과 와트
적은 양의 에너지에 대해서는 일률의 단위로 와트(W, watt), 에너지의 단위로 주울(J, joule)을 쓰는 것이더욱 편리한데, 이것들은 국제 단위계(S.I.)에 속하는 단위들 이다. 에너지(J) = 일률(W) × 시간(s)
즉, 100 와트짜리 전구를 5 초간 켜면, 그 때 사용한 전
기 에너지의 양은 500 주울이다.
4. 전류와 일률
일률이 높은 전기 기구는 큰 전류가 필요하므로, 사용하는 전선도 굵고 퓨즈의 용량도 커야 함.
전기 기구에 표시되어 있는 전압과 일률(또는 정격 전력) 및 전류 사 이 관계식
일률(W) = 전압(V) × 전류(A)
1. 전기 모터(electric motor)
전기 에너지를 쓰며, 믹서기· 세탁기나 기차/중장비를 움직이는 데 이용
도선에 의해 생성되는 자기장이 이런 움직임에 필요한 힘을 만들 어 낸다.
모터는 회전운동을 하는 것과 직선 운동을 하는 것이 있다.
간단한 모터
자기장 내에서 자유로이 회전하는 전선 코일로 되어 있다.
코일이 수평으로 되면 그 안에 전류가 흘러 코일의 각 변이 힘을 받는다.
두 변의 전류가 서로 반대 방향으로 되면, 거 기에 작용하는 힘도 서로 반대 방향이 되어, 한 변은 위, 다른 변은 아래 방향으로 향한다. 이에 따라 코일이 회전하는 것이다.
코일이 수직 위치에 있게 되면, 그 변은 더 이 상 위나 아래로 갈 수 없는데, 이 지점에서 분리 된 원형 정류자(split ring commutator)가 코 일에 흐르는 전류의 방향을 반대로 돌린다.
힘이 작용하는 방향도 바뀌어
위쪽에 있는 변은 아래쪽으로, 아래쪽에 있 는 변은 위쪽으로 힘을 받아 코일은 계속 회전 한다.
방향 전환은 매 절반 회전마다 일어난다.
전류는 정류자에 닿아 있는 브 러쉬(brush)를 통해 코일로 흐 르므로, 배터리에 연결된 고정 회로와 코일 안의 움직이는 회 로가 항상 완전한 전기 회로의 부분을 이룬다.
2. 상용 모터
상용 모터는 훨씬 복잡하다. 단일 회전 코일 대신 대개 아마추어(armature) 전선이라고 하는 여러 코일로 되어 있고, 이것은 철심줄(lamination)에 감겨 일련의 자극을 만들어 낸다. 아마추어 전선은 정류자를 구성하는 많은 구리 조각의 띠에 연결되어 있다. 이 정류자 조각과 여러 코일로 된 아마추어로 인하여 모터의 회전이 더욱 부드러워진다.
단순 모터의 영구 자석은 장 자석(field magnet)이라고 하는 전자 석으로 대체된다.
전자석이 선호되는 이유로
1)대단히 강한 자기장을 형성하여 더욱 강력한 모터를 만들 수 있다는 것이다.
2) 직류에서 뿐 아니라 교류에서도 같은 모터가 작동되어 전류의 방향이 반대로 되면, 아마추어에 의한 자기장과 장 전선에 의한 자 기장이 서로 반대로 되어 회전은 같은 방향으로 계속된다는 점이다.
