2. 건설기계 전기
[1] 전기기초
1.전기 일반
(1) 전류
전하가 연속적으로 이동하는 현상 도체 내부의 전위가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동 양전하가
흐르는 방향이 전류의 방향으로 단위는 A(암페어) 즉 시간당 통과하는 전기량
① 전류의 3대 작용 : 발열, 화학, 자기작용,
② 전류의 자기 작용을 응용하는 것은 발전기, 전동기, 솔레이드 기구 등이 있다,
(2) 전압 전위차
① 전압: 전기압력, 전하가 큰 곳에서 작은 곳으로 이동하는 압력 단위는 V(볼트)사용.
② 저항: 전류가 흐르기 쉬운 또는 어려운 정도 Ω(옴) 을사용
③ 옴의 법칙: 도체에 흐르는 전류는 가해지는 전압에 정비례하고 저항에 반비례 한다.
2. 전기와 자기
(1) 플레밍의 법칙
자기장 내에서 자기력선에 수직으로 놓은 도선을 자기장에 수직으로 움직이게 할 때, 오른손의
오른손의 집게손가락과 엄지손가락을 각각 자기장의 방향과 도선의 운동 방향으로 향하게 하면,
유도전류는 이들 방향에 수직으로 향하게 한가운데 손가락의 방향을 흐른다. 이것이 플레밍의
오른손 법칙이다, 반대로 전류가 흐르는 도선의 미소부분이 자기장에 의해 받는 힘은 왼손의
가운데손가락과 집게손가락을 각각 전류의 방향과 자기장의 방향으로 향하게 하면, 이들에
수직으로 향하게 한 엄지손가락의 방향을 향한다.
① 플레밍 왼손법칙: 전동기, 전압계, 전류계 작동원리.
② 플레밍 오른손법칙: 발전기
(2) 자기유도 상호유도 작용
① 자기유도: 코일에 흐르는 전류를 변화 시키면 코일에 자력선도 변화되어 코일에 변화를 방해하 는 방향으로 기전력이 발생한다.
② 상호유도전력: 하나 코일에 흐르는 전류단속하면 그 변화를 방해하려고 다른 코일에 기전력이
발생되는 현상 (변압기 점화코일 작동원리)
(3) 축전지 충전기
1. 축전지
: 전극에 작용물질 전해액의 화학적 에너지를 전기적 에너지로 변화 시킨 것
축전지는 기관 시동시에 전동기에 전류를 공급 시동된 후 발전기에 의해서 충전
① 축전지 역할
㉠ 전기적 부하 담당
㉡ 발전기 고장시 건설기계 전원으로 작동
② 축전지의 종류
㉠ 알칼리축전지: 다량공급 힘들어 현재 미사용
㉡ 납산축전지: 현재 많이 사용
③ 납산축전지 구조
㉠ 1개의 케이스에 여러 개의 cell(셀)에 양극판(과산화납), 음극(해면상납), 전해액으로구성.
㉡ cell당 기전력 2.1V이다, cell당 음극판이 양극판보다 한 장더 많음
㉢ 극판에 양극판 음극판 격리판으로 되며 충전시 양극판에 산소가스를 음극판에는 수소가스를 발생.
※ 자동차 배터리로 사용하고 있는 납축전지를 밴트플러그 6개 설치되 1개cell에 양극과 음극 단 자에 전압2V이며 6개의 cell이 직렬로 연결되어 12V로 형성된다,
2. 전해액(배터리액)
배터리액은 증류수에 황산을 혼합한 묽은 황산이다. 배터리소모라는 묽은 황산이 줄어 들지
않지만 방전되면 화학반응으로 증류수가 감소되며 비중은 순수한4℃에서의 물과의비 이다.
① 배터리액빙결: 충전된 상태에서 –30℃ 정도에 빙결, 방전시 –10℃정도에서 빙결 되면 재사용은 불가능 하다.
② 용량: A(암페어)사용, 방전 전류 A × 방전 종지전압에 이를 때까지의 시간(h) 이다.
③ 용량과 온도와 관계: 배터리액 온도가 높아지면 용량증대고, 온도가 낮으면 용량감소
25℃를 표준으로 용량 표시한다.
(1) 축전지 방전
① 축전지 방전율
㉠ 20시간율: cell당 전압1.7V에 이를 때 20시간 방전할 수 있는 전류총량.
㉡ 25A율: 80℉에서 25A의 전류로 방전할 수 있는 시간
㉢ 냉간율: 0℉에서 300A의 전류로 방전하여 cell당 전압이 1V강하하기 까지 떨어지는데 소요된 시간.
② 자기 방전
㉠ 원인: 구조상 부득이하며 불순물, 단락 등의 원인
㉡ 자기방전량: 24시간동안 자기 방전량은 실용량의 0.3%~1.5% 배터리액 온도가 높을수록
자기 방전량은 크며 충전된 축전지는 사용하지 않아도 15일 마다 충전한다,
3. 축전지 충전
(1) 충전방식: 정전류충전, 정전압충전, 단별전류 충전, 급속충전 등
① 정전류충전: 처음 전압을 낮게 하였다가 점차 높여 충전, 축전지와 충전기의 전위차를 일정하게 충전.
㉠ 표준전류: 축전지 용량의 10%
㉡ 최소전류: 축전지 용량의 5%,
㉢ 최대전류: 축전지 용량의 20%.
② 정전압충전: 일정전압으로 충전.
③ 단별전류충전: 단계적으로 전류를 감소시켜 충전.
④ 급속충전: 짧은 시간 내에 축전지 용량의 1/2의 전류로 충전, 배터리액 온도45℃이상 올리지
말아야한다.
⑤ 급속충전시 (-)단자를 불리 할 것 설치 할때는 +절연선 먼저 연결하고 –절연선 나중에 연결
4. 충전장치
플레밍의 오른손 법칙을 응용하여 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변화시키는 것이다,
대표적으로 제너레이터(발전기), 레귤레이터(조정기) 등이 있다,
① 전기에 전력을 공급하는 전원으로 직류발전기와 교류발전기 있다,
② 제너레이터를 회전시켜 얻은 동력을 크랭크샤프트에 각각의 Y밸트(플리밸트)로 연결되 회전
된다,
③ 제너레이터에 발전된 전기는 교류전류다, 실리콘 다이오드에 의해서 직류로 변환시켜
레귤레이터를 통해 전압을 안정시킨다,
④ 주의
㉠ 과충전 및 배터리액 양 조절(극판 위 10~13mm 정도)
㉡ 병렬접속 충전금지 및 배터리액 온도 45℃이상 금지
㉢ 설치시에 (+)절연선 먼저연결 접지선 (-) 나중 연결, 제거 할 때는 역순으로 접지선(-)
먼저제거 한 뒤 절연선(+) 제거
(2) 직류(DC) 와 교류(AC) 발전기
1. 직류(DC)
① 밸트를 이용해 엔진동력으로 전기자 회전시켜 전류발전, 계자와 전기자 그리고 전기자에서
발생된 교류를 직류로 변환하는 정류기로 구성되며 직권식, 복권식, 분권식 발전기가 있다.
㉠ 직권식: 계자(코일)과 전기자 직렬연결.
㉡ 복권식: 계자와 전기자가 직,병렬 연결.
㉢ 분권식: 계자와 전기자가 병렬로 연결.
2. 교류(AC)
① 테이터, 로터 및 지지하는 엔드프레임 실리콘 다이오드 등으로 구성
㉠ 로터: 계자코일로 팬밸트로 엔진동력 회전
㉡ 실리콘 다이오드: 스테이터에서 발생된 교류신호를 정류하며 (+)다이오드 3개 그리고 (-)
다이오드 3개로 되어 발전기로 전기역류현상을 방지, 교류신호를 직류로 변환 기능을 한다,
㉢ 건설기계에서는 3상교류 발전기를 사용.
1. 기동창치
내연기관은 자기기동이 어려워 외부 크랭크축을 회전시켜 기동을 위한 장치
| 종류 | 특성 | 장점 | 단점 |
| 직권식 전동기 | 전기자와 계자를 직렬로 결선된 전동기 |
기동회전력 큼 | 회전속도 변화 큼 |
| 분권식전동기 | 전기자와 계자를 병렬로 결선된 전동기 |
회전속도 일정함 | 회전력 작음 |
| 복권식전동기 | 전기자와 계자 직,병렬 결선된 전동기 |
회전속도 일정하고 회전력은 크다 | 직권식전동기에 비해 구조가 복잡하다. |
(2) 구조 와 작동
① 현재 전동기는 대부분 직권식 전동기를 사용하며 크게 작동부, 전동부, 동력전달부로 나누어
진다.
② 작동부: 전동기(회전력발생), 동력전달장치(회전력을 엔진에 전달), 솔레이드(피니언기어와
링기어 연결)
③ 전동부; 전동기(전기자, 정류기, ), 계자코일, 계자철심, 브러시
㉠ 언더컷: 정류자 사이 마이키(운모)가 1mm두께로 절연, 정류자면 보다 05~0.8mm 정도 낮게
파져 있음.
㉡ 브러시와 브러시 홀더: 큰 절류 흘러 흑연계로 되며 스프링장력은 0,5~1kg/㎠
ⓐ 동력전달부: 벤딕스식(관성 섭동식) 피니언의 관성, 전동기 무부하 상태에서 고속회전력을
플라이휠에 전달하는 방식
ⓑ 전기자 섭동식: 자력선 가까운 거리를 통과하는 성질 이용해 동력전달(오버런닝 클러치 필요 없음).
ⓒ 피니언 섭동식; 전자력을 이용해 피니언기어를 이동해 전동기에서 발생된 회전력을 플라이휠에
전달하는 방식(오버런닝 클러치 필요함).
④ 마그네틱(솔레노이드)스위치: 2개의 여자코일에 전자석과 접촉, 전류증가에 따라 작동,
(풀인코일, 홀드인코일) 전동기 연속사용시간은 최대30초 보통 10~15초 이다.
※ 전동기 회전 하지 않는 원인
㉠ 축전지 과 방전 원인
㉡ 기동회로 단선 및 접촉불량 원인
㉢ 솔레이드 스위치 작동 불량 및 풀인코일, 홀드코일 단선 원인
㉣ 정류자 및 브러시 접촉 불량 원인
2. 시동 장치
시동스위치를 돌리면 비축된 전류가 전동기로 흘러들어가 전동기 회전과 동시 피니언기어가
앞으로 나오고 링기어(플라이휠)를 회전시켜 시동되고 시동되면 피니언기어는 링기어에서 떨어져
원위가 된다.
(1) 시동 잔동기 취급주의 점
① 시동 전동기의 연속사용기간이 30초 이내로 한다,
② 기관이 시동된 상태에서 시동스위치 켜서는 안 된다.
③ 시동 전동기 회전속도가 규정이하이면 장시간 연속회전 시켜도 시동이 되지 않아
회전속도에 유의해야 한다,
④전선 굵기는 규정이하의 것을 사용해서는 안됨
3. 예열 장치
겨울철 온도가 낮을 때 기동을 도와주는 디젤엔진 시동 보조장치
가솔린 LPG차량은 점화플러그가 있어 연소를 돕고 디젤엔진에는 예열플러그만 있다.
1. 종류
(1) 글로플러그(히터플러그, 가열플러그, 예열플러그)
① 코일형; 히트코일이 노출 되 공기와 접촉이 쉽고 적열 상태는 우수하며 직렬 배선되며
부식에 약하다.
② 실드형: 튜브(금속)속에 히트코일과 홀딩핀이 삽입되 있는 형태로 적열 상태는 늦고 병렬배선
연결됨, (예열 시간 60~90초)
③ 히트레인지
직접 분사식 디젤엔진에서 예열플러그 설치할 곳 없어 흡기다기관 에 설치된 히터로
400W~600W 용량으로 예열플러그 오염되면 불완전연소로 노킹현상 원인이됨,
※ 히트릴레이: 예열플러그에 흐르는 큰 전류로 시동 전동스위치 소손방지를 위해 설치.
