유도전동기 속도제어법

속도 공식과 제어 변수

유도전동기 속도제어는 회전자 속도 N을 원하는 값으로 조정하는 방법이다.

속도는 전원 주파수 f, 극수 p, 슬립 s로 정해진다. 이 중 하나 이상을 바꾸면 속도가 변한다.

동기속도는 전원 주파수와 극수로 정해지고, 슬립은 동기속도에 대한 속도 차의 비율이다.

제어 방식의 분류

속도제어는 주파수, 전압, 슬립, 극수 네 가지 방식으로 나뉜다.

주파수 제어는 인버터로 전원 주파수를 바꾸는 방법이다.

전압 제어는 전압을, 슬립 제어는 슬립을, 극수 변환은 극수를 바꾼다.

이 중 극수 변환만 계단식으로 속도가 바뀐다.

주파수 제어와 V/f 일정

인버터는 출력 전압 V와 주파수 f를 함께 바꾸어 자속을 일정하게 유지한다.

자속이 일정하면 발생 토크도 일정하게 유지된다. 이것이 V/f 일정 제어다.

기본주파수를 넘으면 전압을 더 올릴 수 없어 자속이 줄고 토크가 떨어진다.

그래서 인버터 속도제어의 기본은 V/f 일정 제어다.

전압 제어와 2차 저항 제어

전압 제어는 토크가 전압의 제곱에 비례하는 원리를 이용한다.

전압을 낮추면 같은 부하에서 슬립이 커져 속도가 떨어진다. 제어 범위가 좁아 소형 농형에 쓴다.

권선형은 슬립링으로 회전자 회로에 접근해 2차 저항을 바꿀 수 있다.

2차 저항 제어는 저속 효율이 나쁘고, 2차 여자 제어는 슬립 전력을 회수해 효율이 좋다.

농형과 권선형 비교

맞다, 토크가 줄어 전압이 낮아지면 속도는 떨어진다.

농형은 회전자 권선을 밖으로 꺼낼 수 없어 전원 측 제어에 의존한다.

권선형은 슬립링과 브러시로 회전자 회로에 접근해 2차 측 제어를 쓴다.

주파수 제어는 연속 가변 속도를 얻는 가장 우수한 방식이다.

계산 예제

4극 농형 유도전동기를 60 Hz와 30 Hz로 운전할 때의 동기속도를 구한다.

60 Hz에서는 120×60÷4로 1800 rpm이다.

주파수를 30 Hz로 낮추면 120×30÷4로 900 rpm이 되어 절반이 된다.

슬립 0.04를 넣으면 60 Hz에서 약 1728 rpm, 30 Hz에서 약 864 rpm이다.

극수 변환은 계단식이지만 주파수 제어는 연속으로 속도를 조정한다.

정리

농형은 주파수, 전압, 극수 변환으로, 권선형은 2차 저항과 2차 여자로 속도를 제어한다.

2차 저항 제어는 저속 효율이 나쁘고, 2차 여자 제어는 슬립 전력을 회수해 효율이 좋다.

시험에서는 방식별 원리와 장단점을 한 줄씩 연결해 쓰는 것이 핵심이다.