개념 한 쪽
유도전동기를 그대로 전원에 연결해 기동하면 큰 기동 전류가 흐른다. 전압을 낮추거나 2차 회로에 저항을 넣어 기동 특성을 조절하는 방법이 여러 가지 있다. 리액터기동법은 그중 전압을 낮추는 방식이고, 권선형 전동기는 2차 저항 삽입으로 토크를 조절한다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
출제기준 단원 「리액터기동법」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 기동보상기 탭전압 토크 계산 | 1 | 탭비 제곱으로 줄어든 기동 토크 배수 구하기 |
| 2차 저항과 속도 불량 원인 | 1 | 동기속도 50%에서 멈추는 원인 가리기 |
| 역상 상태 제동 방식 판별 | 1 | 강하 시 속도 제한에 쓰이는 제동법 가리기 |
유도전동기의 토크는 전압의 제곱에 비례한다. 따라서 기동 시 전압을 k배로 낮추면 기동 토크와 기동 전류(기동 용량)는 k²배로 줄어든다. 리액터기동법은 전원과 전동기 사이에 리액터를 넣어 기동 직후에만 전압을 떨어뜨리는 방식이다. 기동이 끝나면 리액터를 단락시켜 정격 전압으로 운전한다.
기동보상기(오토트랜스포머) 기동도 같은 원리를 쓴다. 탭전압이 전압의 1/√3이면 토크는 (1/√3)² = 1/3배가 된다. Y-△ 기동은 기동할 때만 권선을 Y결선으로 바꿔 한 상에 걸리는 전압을 정격의 1/√3으로 낮추므로, 기동 용량과 토크는 전전압 기동 시의 1/3이 된다. 전압비를 제곱하지 않고 그대로 곱하면 틀린 답이 나온다.
권선형 유도전동기는 회전자 권선을 슬립링과 브러시로 밖에 끌어냈기 때문에 2차 회로에 외부 저항을 삽입할 수 있다. 2차 저항을 크게 하면 슬립 값에 비례해 토크-슬립 곡선이 평행하게 옮겨지는 성질을 이용해 기동 토크를 높이거나 속도 제어를 할 수 있다. 농형은 회전자 도체가 단락 구조라 저항을 넣을 수 없다.
기동 시 최대 토크를 내려면 임계 슬립이 1이 되도록 저항을 넣는다. 기동 직후는 슬립 s = 1이므로 2차 저항의 합을 리액턴스의 합과 같게 하면 된다. 또한 같은 토크를 내는 조건은 R₂/s가 일정하다는 원리로, 전부하 토크 그대로 기동하는 데 필요한 삽입 저항을 구할 수 있다.
정격 전압으로 기동할 때 50kVA를 끌어 쓰는 3상 유도전동기를 Y-△ 방식으로 가동하는 경우를 풀어 본다. Y결선에서는 상전압이 1/√3배로 줄고 기동 용량은 전압의 제곱에 비례하므로, 기동 용량 = 50 × (1/√3)² = 50 × (1/3) ≈ 16.7 ≈ 17kVA가 된다.
다음으로 전부하 슬립 5[%], 회전자 1상 저항 0.05[Ω]인 권선형 전동기를 전부하 토크로 가동시키는 삽입 저항을 구한다. 토크가 같으면 R₂/s가 같으므로 0.05/0.05 = 1[Ω]이다. 기동 시 s = 1에서 총 저항이 1[Ω]이어야 하므로 삽입 저항 = 1 − 0.05 = 0.95[Ω]가 된다.
10[HP] 4극 60[Hz] 농형 3상 유도전동기의 전 전압 기동 토크가 전부하 토크의 1/3일때, 탭전압이 1/ 3 인 기동 보상기로 기동하면 그 기동 토크는 전부하 토크의 몇 배가 되겠는가?
정답 ③ · 문제는 기동보상기로 전압을 줄였을 때 기동토크가 어떻게 변하는지를 묻는다. 유도전동기의 토크는 전압의 제곱에 비례하므로 탭전압이 1/√3이면 토크는 (1/√3)² = 1/3이 된다.
기동 토크는 전압의 제곱에 비례하므로 (1/√3)²=1/3배, 기존 1/3과 곱해 1/9배가 된다.
유도전동기의 역상제동의 상태를 크레인이나 권상기의 강하시에 이용하고, 속도제한의 목적에 사용되는 경우의 제동방법은?
정답 ② · 문제는 크레인이나 권상기의 하강 시 속도 제한과 속도제한 목적에 쓰이는 제동방법을 묻는다. 역상 상태를 만들어 회전자에 유도전류를 발생시켜 하강 속도를 제한하는 방식이 유도제동으로, 크레인 강하 시 널리 사용된다.
크레인·권상기 강하 시 역상 상태로 운전해 속도를 제한하는 제동 방식이 유도제동이다.
유도 전동기의 기동 계급은?
정답 ① · 유도 전동기의 기동 종류는 전동기의 용량과 회전자 구조에 따라 분류됩니다. 권선형 유도 전동기는 저항을 사용하여 부드럽게 기동하며, 일반적으로 19종(KS C 4202 등 규격 참조)의 기동 종류가 분류됩니다.
유도 전동기의 기동 계급은 KS 규격에서 기동 특성에 따라 모두 19계급으로 분류한다.
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