유도전동기

전동기 (JM)

A 직류전동기
B BLDC모터
G 동기발전기
H 동기발전기(병렬운전)
Y 동기전동기
E 동기기의 이상현상
I 유도전동기
S 전동기 기동방식
C 유도전동기(속도제어)
R 전동기(제동법,역전법)
P 전동기(효율적 제어방식)

목차(유도전동기 JMI)

유도전동기

기동전류가 크고 역률이 낮은 단점이 있으나 구조가 간단하고 운전이 용이하며, 가격이 저렴하여 널리 사용됨

1️⃣유도전동기의 원리 및 운전

1)회전원리(아라고 원판)

• 그림과 같이 자석을 회전시킬 댸
• 자속이 도체를 통과하고
• 도체에 기전력 발생한다
• 원판에는 와전류(소용돌이 전류)가 발생하고
• 와전류와 자속의 상호 작용(플래밍의 왼손법칙) 때문에
• 회전방향으로 도체(동판)가 회전(회전 자계)하게 된다
• 동판은 자석보다 느린 속도로 회전한다(자속이 도체를 통과하지 않으면 유도기전력이 발생되지 않기 때문에)

2)구성

• 고정자 : 전기자 권선이 감겨져 회전자계를 인가
• 회전자 : 회전자계가 회전자의 쇄교하면, 아라고 원판의 원리에 의해 화살표 방향과 같이 맴돌이 전류가 흘러 토크를 발생

2️⃣회전자계

1)단상유도전동기

• 구조
  • 고정자와 회전자 (1조 구성)
• 원리
  • 고정자 권선에 전류를 흘림 → 교번자계발생 →기동장치에 의한 회전

2)3상 유도전동기

• 구조
  • 고정자와 회전자 (3조 구성)
• 원리
  • 고정자 권선에 전류를 흘림 → 회전자계 발생 → 회전자계에 의한 회전

3)회전자계 원리

• 1상의 전류를 1[A]라 하면, 1[A]가 만드는 자속이 1[AT]이 되고 1상의 자속이 1[H]가 되어 , 1.5[H]의 회전자계가 발생

• 벡터도

3️⃣유도전동기 특성

1)유도전동기 속도

• 유도전동기 속도

• 슬립

• 유도전동기는 고정자에 흐르는 전류와 회전자가 쇄교해야 하므로 슬립이 필연적으로 발생하고 동기속도보다 늦게 된다.

2)유도전동기의 특성 곡선

• 시동 시 토크가 작다
• 전동기 속도는 부하토크와 모터발생토크의 일치점에 회전한

3)유도기의 토크 곡선

전동기 (JM)

A 직류전동기
B BLDC모터
G 동기발전기
H 동기발전기(병렬운전)
Y 동기전동기
E 동기기의 이상현상
I 유도전동기
S 전동기 기동방식
C 유도전동기(속도제어)
R 전동기(제동법,역전법)
P 전동기(효율적 제어방식)

목차(유도전동기 JMI)

유도전동기

💯기출문제

○I01 유도전동기에 적용되는 배선용 차단기의 선정조건을 설명하고 유도전동기 특유의 고려사항과 부하상태에 따른 고려사항을 쓰시오.

모범답안(배선용차단기 선정조건 TDB5️⃣)

5️⃣배선용 차단기(MCCB) 선정조건

1. 정격전류:
   • 부하전류를 계산하여 이에 맞는 정격전류를 가진 차단기를 선택
   • 전동기 부하전류 합이 50A 이하인 경우, 전선의 허용전류는 전동기 부하전류 합 × 1.25 + 기타 부하전류 합으로 선정
2. 단락전류:
   • 예상되는 단락전류를 계산하여 차단기의 차단용량이 이를 초과하도록 선택
   • 예를 들어, 변압기 용량과 전압, 임피던스를 고려하여 단락전류를 계산
3. 과부하 보호:
   • 과부하 보호장치의 정격전류는 부하전류의 1.25배로 설정
   • KEC 기준에 따라 보호장치의 동작배율을 고려하여 선정

모범답안(유도전동기 배선용차단기선정시고려사항 JMI)

유도전동기 특유의 고려사항

1. 기동전류:
   • 유도전동기는 기동 시 정격전류의 6배에 해당하는 큰 기동전류가 흐르므로, 이를 고려한 차단기 용량을 선정
   • 기동 시 전압 강하를 최소화하기 위해 적절한 기동방식을 선택
2. 전압 변동:
   • 기동 시 전압 강하가 10% 이내, 정상 운전 시 전압 변동이 15% 이내로 유지되도록
3. 토크 요구:
   • 부하의 소요 토크를 고려하여 충분한 기동 토크를 제공할 수 있는 기동방식을 선택

부하상태에 따른 고려사항

부하가 큰 경우, 기동 시 전압 강하와 과전류를 고려하여 차단기를 선택합

부하 특성:

부하의 종류와 특성에 따라 기동방식을 결정

부하가 큰 경우, 충분한 기동 토크를 제공할 수 있는 기동방식을 선택

부하 용량:

부하 용량에 따라 적절한 차단기 용량을 선정

○G02 3상 유도전동기의 정격과 온도상승의 관계에 대하여 설명하시오

유도전동기의 정격과 온도상승

정격 (Rating)

• 정격전압: 전동기가 정상적으로 작동할 수 있는 전압 범위입니다.
• 정격전류: 전동기가 정상적으로 작동할 때 흐르는 전류입니다.
• 정격출력: 전동기가 정상적으로 작동할 때 제공할 수 있는 최대 출력입니다.
• 정격속도: 전동기가 정상적으로 작동할 때의 회전 속도입니다.

온도상승 (Temperature Rise)

• 정의: 전동기가 작동할 때 발생하는 열로 인해 전동기의 온도가 상승하는 현상입니다.
• 원인: 전동기 내부의 전기적 손실(저항 손실, 철손 등)과 기계적 손실(마찰 손실 등)로 인해 발생합니다¹.

정격과 온도상승의 관계

1. 정격부하에서의 온도상승:
   • 전동기가 정격부하에서 작동할 때, 발생하는 열은 전동기의 설계 온도 상승 한계 내에서 유지되어야 합니다.
   • 온도 상승이 정격 온도 상승 한계를 초과하면 전동기의 절연 재료가 손상될 수 있으며, 이는 전동기의 수명을 단축시킵니다².
2. 과부하 시의 온도상승:
   • 전동기가 과부하 상태에서 작동하면, 전류가 증가하여 더 많은 열이 발생합니다.
   • 과도한 온도 상승은 전동기의 절연 재료를 빠르게 열화시켜 전동기의 고장을 초래할 수 있습니다².
3. 냉각 시스템의 중요성:
   • 전동기의 온도 상승을 억제하기 위해 적절한 냉각 시스템(예: 팬, 냉각수 등)이 필요합니다.
   • 냉각 시스템이 제대로 작동하지 않으면, 전동기의 온도 상승이 증가하여 성능 저하 및 수명 단축을 초래할 수 있습니다³.

○G03.전기설비에서 사용되는 유도전동기의 단자전압이 정격전압보다 낮은 경우 발생하는 현상에 대하여 설명하시오

• 토크 감소:
  • 유도전동기의 토크는 인가 전압의 제곱에 비례합니다. 따라서 전압이 낮아지면 토크가 크게 감소하게 됩니다. 이는 부하를 구동하는 데 어려움을 초래하고, 심한 경우에는 전동기가 정지할 수도 있습니다.
• 슬립 증가:
  • 토크가 감소하면 부하를 유지하기 위해 슬립이 증가합니다. 슬립이 증가하면 전동기의 효율이 감소하고, 동손이 증가하여 발열이 심해질 수 있습니다.
• 전류 감소:
  • 전압이 낮아지면 전류도 감소합니다. 하지만 부하가 일정하다면, 토크를 유지하기 위해 전류는 증가하려는 경향을 보입니다. 이는 전동기의 과열을 유발할 수 있습니다.
• 출력 감소:
  • 토크와 속도가 모두 감소하면 출력은 더욱 크게 감소합니다. 따라서 전동기는 정격 출력을 내지 못하게 됩니다.
• 기동 성능 저하:
  • 기동 시에는 정상 운전 시보다 더 큰 토크가 필요합니다. 전압이 낮으면 기동 토크가 크게 감소하여 기동이 어려워지거나 불가능할 수도 있습니다.
• 효율 감소:
  • 슬립 증가와 동손 증가로 인해 전동기의 효율이 감소합니다.

●G04.단상 유도전동기 원리 및 기동방법

전동기 (JM)

A 직류전동기
B BLDC모터
G 동기발전기
H 동기발전기(병렬운전)
Y 동기전동기
E 동기기의 이상현상
I 유도전동기
S 전동기 기동방식
C 유도전동기(속도제어)
R 전동기(제동법,역전법)
P 전동기(효율적 제어방식)

목차(유도전동기 JMI)

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