고정자의 3상 권선으로 회전 자계를 만들고, 회전자 도체에 유도되는 전류와 자계 사이의 힘으로 회전하는 교류 전동기. 회전자는 회전 자계의 속도(동기 속도)보다 약간 느리게 회전하며, 그 늦음의 비율을 슬립이라고 한다. 구조가 간단하고 튼튼하여 펌프, 팬, 공작 기계, 철도 차량 등에 널리 사용된다. 인버터로 주파수를 바꾸면 속도를 넓은 범위에서 조정할 수 있다.
일본어 명칭: 誘導電動機
유도 전동기(Induction Motor)은(는) 파워 일렉트로닉스 회로 등 1개 분야의 연습 문제 5개에 나와요.
분야: 파워 일렉트로닉스 회로
동기 속도는 n_s = 120f/p [min⁻¹](f: 주파수, p: 극수)이며, 4극 전동기에서는 50 Hz에서 1500 min⁻¹, 60 Hz에서 1800 min⁻¹입니다. 슬립은 s = (n_s − n)/n_s로, 1500 min⁻¹의 동기 속도에 대해 1440 min⁻¹로 회전하고 있다면 s = 0.04입니다. 회전자에 흐르는 전류의 주파수는 s × f로, 이 예에서는 2 Hz로 낮습니다.
동기 속도에서는 회전자 도체가 자계를 끊지 않으므로 전류도 토크도 생기지 않습니다. 부하가 늘면 속도가 떨어져 슬립이 늘고, 회전자 전류가 늘어 토크가 커져, 부하와 평형을 이루는 속도로 회전합니다. 정격 부근에서는 토크가 슬립에 거의 비례하며, 슬립이 너무 커져 최대 토크를 넘는 부하가 걸리면 멈춰 버립니다.
인버터로 주파수를 바꾸면 동기 속도가 바뀌므로 회전 속도를 조정할 수 있습니다. 이때 전압과 주파수의 비(V/f)를 거의 일정하게 하여 자속을 유지하는 것이 V/f 제어입니다. 더 정밀한 제어에는 전류를 자속을 만드는 성분과 토크를 만드는 성분으로 나누어 제어하는 벡터 제어가 사용되며, 직류 전동기처럼 빠르고 정확하게 토크를 제어할 수 있습니다.
정답: B. 1500 min⁻¹
동기 속도는 고정자의 3상 권선이 만드는 회전 자계의 속도로, n_s = 120f/p [min⁻¹](f: 주파수, p: 극수)로 구합니다. 50 Hz, 4극에서는 120 × 50/4 = 1500 min⁻¹입니다. 60 Hz 지역에서는 같은 전동기의 동기 속도가 1800 min⁻¹이 됩니다. 유도 전동기의 회전자는 동기 속도보다 약간 느리게 회전합니다.
정답: A. 1710 min⁻¹
동기 속도는 120 × 60/4 = 1800 min⁻¹입니다. 슬립은 s = (n_s − n)/n_s이므로, 회전 속도는 n = n_s × (1 − s) = 1800 × 0.95 = 1710 min⁻¹이 됩니다. 회전자 도체가 회전 자계를 끊는 속도는 동기 속도와의 차에 비례하므로, 회전자에 흐르는 전류의 주파수는 s × f = 0.05 × 60 = 3 Hz입니다. 일반적인 유도 전동기의 정격 슬립은 수 % 정도입니다.
동기 전동기는 회전자에 영구 자석이나 계자 권선을 가지며, 회전 자계와 완전히 같은 속도(동기 속도)로 회전합니다. 유도 전동기는 회전자에 유도되는 전류로 토크를 만들므로 동기 속도보다 조금 느리게 회전합니다. 영구 자석 동기 전동기는 효율이 높아 전기 자동차나 가전에 널리 사용되고 있습니다.
주파수를 낮춰 회전자가 동기 속도보다 빨라지면 슬립이 음이 되어, 유도 전동기는 발전기로 동작합니다. 그 에너지는 인버터의 직류 쪽으로 돌아오므로, 제동 저항으로 열로 바꾸거나 회생 컨버터로 전원에 되돌립니다.
유도 전동기의 회전자는 동기 속도보다 약간 느리게 회전합니다.
주파수 50 Hz의 3상 교류로 운전하는 4극 유도 전동기의 동기 속도로 올바른 것은?일반적인 유도 전동기의 정격 슬립은 수 % 정도입니다.
주파수 60 Hz로 운전하는 4극 유도 전동기가 슬립 0.05로 회전하고 있다. 회전자의 회전 속도로 올바…유도 전동기의 회전자 도체에는 회전 자계와의 상대 속도에 따라 기전력이 유도되어 전류가 흐릅니다.
유도 전동기가 전동기로 운전하는 동안에는 동기 속도와 정확히 같은 속도로 회전할 수 없는 이유로 올바른 것…유도 전동기의 자속은 가하는 전압을 주파수로 나눈 값에 거의 비례합니다.
인버터로 유도 전동기의 속도를 바꿀 때, 전압과 주파수의 비(V/f)를 거의 일정하게 유지하는 주된 이유로…주파수를 급히 낮추면 동기 속도가 내려가고, 회전자는 관성으로 그보다 빠르게 회전하므로 슬립이 음이 되어 유도 전동기는 발전기로 동작합니다.
인버터로 구동하고 있는 유도 전동기를 주파수를 낮춰 급히 감속시켰을 때 일어날 수 있는 일과 그 대책의 조…인버터(Inverter) 평활 커패시터(Smoothing Capacitor) 강압 초퍼(벅 컨버터) 동기 정류(Synchronous Rectification) 변압기 사이리스터(Thyristor) 승강압 초퍼(벅-부스트 컨버터) 승압 초퍼(부스트 컨버터) 역기전력(Back EMF) 역률 개선 회로(PFC 회로)