유도전동기 전압변동 특성

정의

유도전동기 전압변동 특성은 단자전압이 정격과 달라질 때의 특성이다.

토크, 기동전류, 슬립, 온도상승이 함께 바뀌므로 시험에서 반복 출제된다.

전압이 높을 때와 낮을 때를 나누어 비교하는 것이 핵심이다.

토크 전압 2승 법칙

유도전동기 토크는 단자전압의 제곱에 비례한다. 이것이 토크 전압 2승 법칙이다.

전압이 90%로 낮아지면 토크는 0.9² = 0.81배, 정격의 약 81%가 된다.

전압이 110%로 올라가면 토크는 1.1² = 1.21배, 정격의 약 121%가 된다.

전압 변화율보다 토크 변화율이 훨씬 크게 나타난다는 점을 기억한다.

110%와 90% 비교

110%와 90% 두 조건을 항목별로 비교한다.

기동토크는 정격의 약 121%와 81%로 변한다.

기동전류는 전압에 비례하므로 90%에서 줄고 110%에서 늘어난다.

슬립은 부하토크가 일정할 때 전압이 낮을수록 커진다.

온도상승은 전압이 높으면 철손, 낮으면 동손 때문에 생긴다.

저전압 연쇄 흐름

전압이 낮아지면 토크가 먼저 줄어든다. 토크는 전압의 2승에 비례하기 때문이다.

같은 부하를 맞추려면 슬립이 커지고 회전속도는 떨어진다.

같은 출력을 내려면 전류가 늘어 동손이 커진다.

이 열이 쌓이면 권선 온도가 올라 과열이 생긴다.

상승과 하강의 비대칭

전압이 올라가면 토크와 기동전류는 커지지만 철심이 먼저 과열된다.

전압이 내려가면 토크 부족과 슬립 증가가 먼저 나타난다.

뒤따라 전류 증가에 따른 권선 과열이 나타난다.

직접 풀어 보기

전압이 정격의 90%로 낮아졌을 때 기동토크를 구해 보자.

토크는 전압의 2승에 비례하므로 위 식으로 계산하면 된다.

정답은 정격의 약 81%다. 전압이 10% 낮아지면 토크는 약 19% 줄어든다.

다음 문제다. 전압이 낮을 때 같은 부하토크에서 슬립을 생각해 보자.

정리

토크는 전압의 2승에 비례하고, 기동전류는 전압에 비례한다.

전압이 낮으면 슬립이 커지고, 온도는 권선 쪽 동손이 늘어난다.

110%와 90%를 항목별로 비교하는 것이 시험의 핵심이다.