유도전동기 기동 이상·안정 운전·손실

정의와 슬립

유도전동기는 고정자 회전 자계와 회전자 전류의 상호작용으로 토크를 얻는다.

회전자는 동기속도보다 슬립만큼 느리게 돌아야 전류가 유도되어 토크가 생긴다.

정격 부하에서 슬립은 보통 수 % 수준이다.

동기속도와 슬립 식

동기속도는 전원 주파수와 극수로 정해지는 회전 자계의 속도다.

슬립은 동기속도와 회전자 속도의 차를 동기속도로 나눈 값이다.

정지 상태에서는 회전자 속도가 0이므로 슬립이 1이 된다.

직입 기동과 돌입전류

직입 기동은 전압을 바로 가하는 기동 방식이다.

이때 돌입전류는 정격 전류의 7~10배에 이르고 전원 전압을 떨어뜨린다.

이 전압강하는 같은 계통의 민감한 부하를 정지시킬 수 있다.

그래서 감전압 기동이나 소프트 스타터로 돌입전류를 줄인다.

안정 운전 조건

안정 운전은 전동기 토크 곡선과 부하 토크 곡선이 만나는 교점에서 성립한다.

교점에서 속도가 조금 증가하면 부하 토크가 커져 속도가 다시 떨어진다.

이 교점은 최대 토크점 이하의 감소하는 구간에 있어야 한다.

최대 토크를 넘는 부하가 걸리면 전동기는 정지한다.

손실의 종류

유도전동기의 손실은 종류별로 나누고 발생 위치를 함께 적는다.

동손은 권선의 저항에서, 철손은 철심의 히스테리시스와 와전류에서 생긴다.

기계손은 마찰과 풍손, 표유부하손은 그 밖의 손실로 따로 적는다.

회전자 동손은 슬립과 2차 입력의 곱이라 슬립에 비례한다.

계산 예제와 직접 풀기

정격 37 kW, 380 V 농형 전동기의 정격 전류는 약 73.7 A다.

직입 기동 전류는 정격 전류의 6배로 가정하여 약 442 A다.

이제 Y-Δ 기동 전류를 직접 구해 보자.

정답은 약 147 A다. 다만 기동 토크도 1/3로 줄어 경부하에만 쓴다.

한눈에 정리

기동 이상은 큰 기동 전류와 작은 기동 토크, 전압강하로 요약된다.

대책은 감전압 기동, Y-Δ 기동, 소프트 스타터, 인버터다.

안정 운전은 속도가 증가할 때 부하 토크가 커야 성립한다.

손실은 동손, 철손, 기계손, 표유부하손으로 나누어 발생 위치를 적는다.