개념 한 쪽
단상 유도전동기는 회전 자계를 만들기 위해 주권선과 보조권선 두 개를 사용한다. 두 권선 전류의 위상차가 클수록 기동토크가 커진다. 기동방법에 따라 위상차를 만드는 수단이 달라지고 기동토크의 크기도 달라진다. 권선형 유도전동기에서는 회전자 권선 접속을 바꾸는 속도제어와 슬립에 따른 2차 전압 계산도 함께 다룬다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
출제기준 단원 「원리」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 기동토크 최소 방식 판별 | 1 | 단상 유도전동기 기동방식 중 기동토크가 가장 작은 것을 고른다 |
| 원심력 개폐기 속도제어 명칭 | 1 | 회전자 권선의 직병렬 전환에 쓰는 속도제어법 이름을 고른다 |
| 역회전 시 2차 전압 계산 | 1 | 회전자를 반대방향으로 돌릴 때 슬립과 2차 전압을 계산한다 |
단상 유도전동기는 단독으로는 회전 자계가 만들어지지 않아 기동토크가 0이므로 보조 수단으로 기동한다. 주권선과 보조권선 두 개를 쓰고, 두 권선 전류의 위상차가 클수록 기동토크가 커지는 것이 핵심 원리이다.
분상 기동형은 보조권선을 가늘게 감아 저항 성분으로 위상차를 만든다. 이 방식은 위상차가 작아 기동토크가 가장 작은 편에 속한다. 콘덴서 분상형은 콘덴서로 위상차를 크게 만들어 기동토크를 키운다. 반발 기동형은 정류자와 브러시를 이용해 2차 전류의 위상을 유리하게 맞추어 큰 기동토크를 낸다.
권선형 유도전동기는 회전자 권선을 밖으로 끌어낼 수 있어 여러 속도 제어법을 쓴다. 게르게스법은 회전자 권선을 두 세트로 나누고 원심력 개폐기가 접속을 직렬에서 병렬로 바꾸어 약 1대 2의 두 단 속도를 얻는다.
유도전동기의 2차 전압은 슬립 s에 비례한다. 정지 시의 2차 전압이 주어지면 회전할 때의 2차 전압은 s배로 구한다. 회전자를 회전 자계의 진행과 반대로 돌리면 상대속도가 커져 슬립이 1보다 커지고 2차 전압도 커진다. 유도 발전기는 회전자가 동기속도보다 빠르게 돌므로 슬립이 음수가 되고, 발전 범위는 -1보다 크고 0보다 작은 구간이다.
10극, 3상 유도전동기에서 1차 전원 주파수가 50Hz이면 동기속도는 120 곱하기 50 나누기 10으로 600rpm이다. 정지 시 2차 1상 전압이 150V이고 회전 자계의 진행과 반대로 400rpm 돌리면 상대속도는 600 더하기 400으로 1000rpm이다. 슬립은 1000 나누기 600으로 5/3이고, 2차 전압은 5/3 곱하기 150으로 250V이다.
기동토크 비교에서는 위상차가 작은 저항 분상형이 가장 작은 방식으로 정리된다. 원심력 개폐기와 직렬·병렬 전환이라는 표현이 나오면 게르게스법을 가리키는 것으로 구분한다.
단상 유도전동기의 기동방법중 가장 기동토크가 작은 것은?
정답 ④ · 문제는 단상 유도전동기 기동방법들 가운데 기동토크가 가장 작은 방식을 묻고 있다. 저항 분상형(분상 기동형)은 위상차를 약 30도 수준으로밖에 만들지 못해 기동토크가 작고, 반발기동형·반발유도형·콘덴서 분상형은 더 큰 위상차를 만들어 상대적으로 큰 기동토크를 생성하므로 분상 기동형이 가장 토크가 작다.
기동토크는 반발기동·반발유도·콘덴서분상형이 모두 크고, 위상차가 약 30°로 작은 저항 분상(분상기동)형이 가장 작다.
권선형 유도 전동기의 회전자 권선의 접속을 원심력 개폐기에 의해서 직렬 또는 병렬로 바꾸어 속도를 제어하는 방법은?
정답 ① · 문항은 권선형 유도전동기에서 원심력 개폐기로 회전자 권선 접속을 직렬·병렬로 바꾸어 속도를 제어하는 방법의 명칭을 묻고 있다. 원심력 스위치로 직렬↔병렬 전환을 하여 약 1:2의 속도 변환을 얻는 방식은 게르게스법으로 알려져 있다.
회전자 권선을 원심력 개폐기로 직렬·병렬 전환하여 약 1:2의 속도 제어를 하는 방법은 게르게스법이다.
10극, 3상 유도전동기가 있다. 회전자도 3상이고, 정지시의 2차 1상의 전압이 150[V]이다. 이 회전자를 회전자계와 반대방향으로 400[rpm] 회전시키면 2차 전압[V]은 약 얼마인가?(단, 1차 전원 주파수는 50[Hz]이다.)
정답 ③ · 문항은 10극, 50 Hz의 3상 유도전동기에서 동기속도와 주어진 회전수로부터 슬립을 구하고 그에 따른 2차 전압의 변화를 계산하라고 요구한다. 동기속도 Ns = 120f/P = 120×50/10 = 600 rpm이고 회전자를 역방향으로 400 rpm으로 돌리면 유효 슬립 s = (Ns + N)/Ns = (600+400)/600 = 5/3가 된다.
동기속도 600rpm, 역회전이라 s=(600+400)/600=5/3, 2차전압=s×150=250V.
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