개념 한 쪽
유도전동기는 기동할 때 큰 전류를 끌어당기므로 전압을 낮춰 기동하는 방법을 쓴다. 기동보상기는 탭전압으로 전압을 낮추는 장치이고, 이때 기동토크는 전압의 제곱에 비례해 줄어든다. 권선형은 회전자 저항으로 토크를 맞추고, 제동 방식은 슬립으로 구분한다.
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출제기준 단원 「기동보상기법」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 탭전압에 따른 기동토크 배수 | 1 | 보상기 탭비를 제곱해 전부하 대비 토크 배수를 가림 |
| 2차 저항 삽입값 산정 | 1 | 기동토크와 전부하토크를 같게 하는 삽입 저항을 계산함 |
| 강하 속도 제한 제동법 | 1 | 크레인 강하 시 역상을 이용한 제동 방식을 가림 |
유도전동기의 토크는 인가 전압의 제곱에 비례한다. 전압을 k배로 낮추면 토크는 k의 제곱배로 줄어든다. 기동보상기는 이 원리로 탭전압을 낮춰 기동전류와 기동토크를 함께 줄이는 장치다.
기동보상기로 탭전압을 1/√3로 낮추면 토크는 (1/√3)² = 1/3배가 된다. 전전압 기동토크가 전부하의 1/3이라면 보상기 기동토크는 전부하의 1/9배가 된다. Y-△ 기동도 상전압이 1/√3로 줄어 기동 용량과 토크가 1/3이 된다. 전전압 기동용량 50kVA인 전동기를 Y-△로 기동하면 약 17kVA가 된다.
권선형 유도전동기는 회전자 회로에 외부 저항을 넣어 기동토크를 조절한다. 리액턴스를 무시하면 토크는 슬립을 2차 저항으로 나눈 값에 비례한다. 기동토크를 전부하 토크와 같게 하려면 두 상태의 슬립과 저항의 비를 같게 두고 삽입 저항을 구한다. 전부하 슬립 4%, 2차 저항 0.3Ω이면 총저항은 7.5Ω이 되어 삽입 저항 7.2Ω이 나온다.
슬립은 동기속도에서 회전수를 뺀 값을 동기속도로 나눈 값이다. 슬립이 1보다 크면 회전자가 자계와 반대로 도는 역상 제동 상태다. 권선형에서 2차 권선 한 상이 단선되면 동기속도의 50% 부근에서 토크가 평형을 이루어 그 이상 가속하지 못한다. 크레인이나 권상기의 강하 시에는 역상 상태를 이용해 속도를 제한하는 유도제동을 쓴다.
유도전동기의 기동 계급은 규격에서 기동 특성에 따라 모두 19계급으로 분류한다.
계산 문제는 전압비를 제곱하지 않고 그대로 곱하는 실수를 노린다. 전전압 기동토크가 전부하의 1.8배일 때 전압을 2/3로 낮추면 1.8 × (2/3)² = 0.8, 즉 전부하의 80%가 된다. 전압비를 그대로 곱해 120%로 만든 선지가 함정이다.
권선형 저항 삽입 문제는 총저항에서 원래 저항을 빼는 단계를 빠뜨리게 만든다. 총저항 7.5Ω을 그대로 삽입 저항으로 고르면 틀린다. 슬립 조건 문제는 50% 속도에서 멈추는 증상을 2차 1상 단선으로 연결해야 하고, 강하 속도 제한은 유도제동으로 골라야 한다. 기동 계급처럼 규격 고유 숫자를 묻는 문제는 계산이 아니라 암기로 푼다.
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.
어느 권선형 유도전동기가 동기속도의 50[%]정도로만 회전을 하며 그 이상 속도가 증가하지 않는다. 그 원인에 해당 되는 것은?
정답 ① · 유도전동기의 회전자(2차) 권선이 1상으로 단선되면, 단상 유도전동기와 유사한 상태가 되어 기동 토크가 발생하지 않습니다. 따라서 어느 방향으로든 기동하지 못하고 회전자는 그냥 멈춰 있거나, 만약 반대 방향의 회전력에 의해 회전하고 있었다면 절반 속도 근처에서 평형을 이루며 계속 회전할 수 있습니다.
권선형 유도전동기는 2차 권선 1상 단선 시 동기속도 50% 부근에서만 평형 회전한다.
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.
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