전기공사산업기사 전기적 제동 등 — 유도제동과 기동 토크

유도전동기의 제동은 회전 중인 전동기에 제동 토크를 만들어 속도를 줄이거나 일정하게 유지하는 운전이다. 크레인이나 권상기에서 화물을 내릴 때는 전동기가 부하에 끌려 점점 빨라질 수 있으므로 강하 속도를 제한하는 제동이 필요하다. 이때 역상 상태를 이용해 강하 속도를 제한하는 방식이 유도제동이다.

발전제동과 회생제동은 회전자가 동기속도보다 빨라졌을 때만 발전기처럼 작동한다. 따라서 강하 운전의 전 구간에 그대로 적용하기 어렵다. 단상제동은 3상 중 한 상을 끊어 가볍게 감속하는 방식이므로 크레인 강하 속도 제한과 같은 용도와 구분한다.

유도전동기의 기동 토크는 인가 전압의 제곱에 비례한다. 기동 보상기로 탭전압을 1/√3로 낮추면 토크는 (1/√3)²=1/3배가 된다. 전 전압으로 기동할 때의 토크가 전부하 토크의 1/3인 전동기라면 이 기동 보상기를 쓸 때 기동 토크는 전부하 토크의 1/9배가 된다. Y-△ 기동도 상전압을 1/√3로 낮추므로 기동 용량과 기동 토크가 1/3이 된다.

권선형 유도전동기는 회전자 회로에 외부 저항을 삽입해 기동 토크를 조절한다. 리액턴스를 무시하면 토크는 슬립을 2차 회로 저항으로 나눈 값에 비례한다. 같은 토크를 내려면 슬립과 2차 저항의 비가 같아야 하므로, 기동 시 슬립 1에서 전부하와 같은 토크를 얻으려면 전체 2차 저항을 전부하 슬립에 맞춰 정하고 원래 회전자 저항을 뺀다.

기동 시 최대 토크를 내려면 임계 슬립이 1이 되도록 2차 저항을 삽입한다. 최대 토크가 발생하는 슬립은 2차 저항 합을 리액턴스 합으로 나눈 값이므로, 기동 시에는 2차 저항 합과 리액턴스 합을 같게 맞춘다. 예를 들어 회전자 저항이 0.3Ω이고 리액턴스 합이 1.5Ω이면 삽입 저항은 1.2Ω이 된다.

권선형 유도전동기의 2차 권선 한 상이 단선되면 회전자는 단상 상태가 되어 자체 기동 토크가 생기지 않는다. 외력으로 회전이 시작되면 단상 유도전동기와 같은 성질을 보여 슬립이 약 0.5인 지점에서 토크가 평형을 이루고, 동기속도의 50% 부근에서 더 이상 가속하지 못한다. 2차 두 선이나 1차 두 선을 바꾸는 것은 회전 방향만 반대로 바꾸고, 슬립링 단락은 권선형의 정상 운전 상태에 해당한다.