유도전동기(속도제어)


유도전동기의 속도제어

유도전동기 속도제어 관련식

1)농형 유도전동기

\[N=\frac{120f}{P}(1−s)[rpm]\]

2)권선형 유도전동기

\[N=\frac{120f}{P}(1−s)[rpm]\]
\[τ=\frac{60P_2}{2πN_s}=\frac{60}{2πNs}⋅\frac{V^2_1⋅\frac{r′_2}{s}}{(r_1+\frac{r′_2}{s})^2+(x_1+x′_2)^2}[N/\cdot m]\]
  • R(외부 2차 저항)을 증가시키면 s'(슬립)가 증가하고,
    τ(토크)를 증가시켜 기동한다.
  • R(외부 2차 저항)을 감소시키면 s'(슬립)가 감소하고,
    점차 토크가 감소하게 되어 N(속도)을 증가시켜 정격속도에 도달할 수 있다

농형 유도전동기 속도제어 방식

1)1차 전압제어

  • 원리
    • 슬립이 일정한 경우 τ∝V²가 된다
    • V₁에서 V₂로 전압을 낮추면, N₁에서 N₂로 속도가 감소한다
  • 특징
    • 1차 전압조정은 변속도 특성이다
    • 소용량으로 가감속도 전동기에 사용
    • 감속할수록 회전자 저항손이 커져서 효율이 나쁘다.

2)극수 변환법

  • 원리
    • N∝1/P 므로 고정자 권선의 극수를 바꿔 결선하여 속도를 제어하는 방식
  • 특징
    • 제어가 간단하다
    • 단속적인 제어

3)1차 주파수 제어

  • N∝f이므로 주파수를 증가시켜 회전수를 제어할 수있는 방식으로 주파수를 변환시킬때는 전압도 비례하여 변화시켜야 한다

4)전자 커플링

  • 원리 : 전동기와 부하 사이에 커플링을 두어 속도를 제어하는 방식
  • 특징 : 감속 시 손실로 발생 효율이 나쁘다

5)종속법

  • 극수가 다른 전동기를 전기적, 기계적으로 접속시켜 전체 극수 변환

권선형 유도전동기 속도제어

1)2차 저항제어

  • 원리
    • 2차회로에 가변저항을 삽입하여 저항 변화에 의해 속도-토크 특성의 비례추이 이용
    • 비례투이는 2차 저항r₂를 m배하여 동일 토크를 발생시키는 슬립은 ms가 되어 속도는 감소
  • 특징
    저항에서의 손실로 효율이 낮음

2)2차여자법

  • 원리
    회전자 권선에 유기되는 2차기전력 SE와 같은 슬립주파수의 전압 Ec를 인가
  • 2차 전류에서I₂=(SE±Ec)/r₂에서 SE±Ec에 의한 속도제어

인버터 속도제어

1)원리

  • 상용 교류 전원을 직류로 변환 후 다시 임의의 주파수와 전압의 교류로 변환하여 유도전동기의 속도를 제어하는 방식

2)특징

  • 장점
    • 광범위한 속도제어가 가능하다
    • 정밀제어가 가능하다
    • 조작이 간단하다
  • 단점
    • 고조파 장해 대책이 필요하다
    • 전류가 증가하여 온도가 상승한다

유도전동기 보호방식

1)전동기 손상원인, 보호항목

  • 전동기 손상원인
    • 과열에 의한 손상방지 : OCR, 온도 검출기
    • 습기에 의한 절연 불량 : 누전보호(누전차단디)
    • 윤활 불량, 진동 : 정기점검, 초대형기 보호에 적용
  • 보호항목
    • 과부하 보호
    • 단락보호
    • 결상
    • 과전압, 부족 전압
    • 반상 및 불평형 보호

2)유도전동기 보호방식

  • 과부하 구속부하
    • 유도전동기는 과부하 구속에서 온도가 상승하는데, 정격전류에서 구속까지 전류를 흘렸을 때 허용온도에 이르기까지 시간을 열특성이라 한다
    • 허용시간은 범용 E종 전동기 : 15~20[sec]이고 수중 펌프용은 5[sec]이다
  • 단락보호
    • 전동기 권선의 단락 및 배전회로의 단락사고 때, 정격수입 배의 전류가 흐른다
    • 회로의 전선, 제어기기 및 전원을 보호함과 동시에 계통의 파급방지를 위해 회로를 차단
    • 보호기기는 배선용차단기, 퓨즈
  • 결상보호
    • 결상인 채 시동하면 시동 토크가 없이 단상 구속되고 4~7배 전류가 흘러 전동기가 소손되므로 회로를 차단한다
    • 결상원인
      • 1상 퓨즈용단
      • 배전계통 접촉불량(단자풀림)
      • 1선 단선
    • 보호기기는 2E, 3E계전기
  • 과전압, 부족전압 보호
    • 과전압보다 부족전압이 문제가 되면, 온도상승의 원인이 되므로 정격상태에서의 운전이 바람직하다
    • 전압변동
      • 단시간 전압변동 : ±10%이내
      • 전자접촉기 : -15%, +10% 범위 내 동작
    • 보호기기는 전압계전기
  • 반상 및 불평형 보호
    • 반상보호 : 전동기 역전에 의한 기계의 고장을 반지
    • 불평형 보호
      • 배전계통이 V결선 시 단상부하를 사용하면 전압 불평형이 있을 경우 불평형이 심하다
      • 전압 2~3% 불평형이 되면 전류 불평형은 20~30%가 된다. 따라서 권선이 과열, 정격출력으로 운전할 수 있다
    • 보호기기는 2E,3E 계전기
  • 누전보호
    • 권선의 열화 등으로 감전방지 및 화재 방지가 주목적이다
    • 보호기기는 누전계전기, 누전차단기, 정지형 보호계전기

전동기의 제어 및 기타
유도전동기(기동방식)
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