유도전동기의 기본개념 이해

유도전동기의 기본개념 이해

유도전동기의 특성을 전부 설명하는 것은 필자에게는 불가능한 일이며, 주로 현업을 수행하면서 알고 있으면 편리한 사항을 위주로 기술하고자 한다. 여기서 인용되는 그림들은 출판되어 판매된 기존 기술서적 및 제작사의 카탈로 그에서 발췌할 것이며 인용자료의 출처는 밝히도록 한다. 본 교재에서 주로 인용되는 그림은 Hubert가 저자인 서적을 활용할 예정임을 밝히며, 이는 필자가 참고한 책 중에서 개념적인 이해를 도와줄 수 있는 그림 을 많이 포함하고 있기 때문이다.

 

유도전동기의 구조적인 개념

유도전동기의 고정자 원주둘레에 일정한 전기각으로 분리된 3상 교류전류를 인 가하면 동기속도로 회전하는 회전자계가 형성된다. 여기서 동기속도라고 하는 것은 극과 주파수로 결정되는 동기속도이며 회전자 계의 회전속도 및 발생개념, 크기에 관한 사항은 필자가 작성해서 공유해 놓은 관련자료를 참고하기 바란다. 유도전동기는 고정자와 회전자로 크게 구성되며 고정자는 철심에 권선을 삽입 한 구조이며 회전자는 철심에 권선을 삽입한 권선형과 철심에 단락봉을 삽입한 농형으로 구분된다. 회전자의 구조는 유도전동기의 특성을 결정하는데 매우 중요하기 때문에 뒤에 서 좀더 상세하게 알아보도록 한다

 

유도기전력의 이해

유도기전력에 대하여 이해하기 위해서는 일정한 자기장 안에서 운동하는 도체 에 유기되는 기전력의 개념을 이해하여야 한다. 우리는 이미 시간적으로 변화하는 (즉 자속의 시간적인 변화) 자기장 안에 있 는 도체에는 기전력이 유기된다는 패러데이의 법칙을 알 고 있다. 시간적으로 변화하는 자기장이란 일정한 자기장에서 도체가 운동하는 경우, 시 간적으로 변화하는 자기장안에 도체가 정지되어 있는 경우 및 두 가지 경우가 동시에 발생하는 경우이다. 하지만 자속도 변하고 도체도 운동하게 되면 그 해석이 복잡하고 실용적이지도 못하다고 하며 앞의 두 가지 경우가 전기기계에 응용된다.

일정한 자기장에서 도체가 운동할 때 발생되는 기전력을 발전기 기전력이라고 하고 시간적으로 변화하는 자기장안의 도체에 발생되는 기전력을 변압기 기전 력이라고 하며, 여기서는 발전기 기전전력의 개념만을 설명한다.

 

유도전동기의 권선방법 이해

유도전동기를 포함한 회전 전기기계를 공부하다 보면 꼭 나오는 것이 권선방법 인데 사실 조금은 어렵게 느껴질 것이다. 이는 실물을 보지 않고 책에 있는 그림만을 가지고 이론적으로만 설명하는 한 계에서 비롯된 것이라 생각하며 전기기계를 바르게 이해하기 위해서는 반드시 실물에 익숙하여야만 한다. 권선방법은 그 배치방법과 권선의 간격에 따라 다음과 같이 구분될 수 있다.

권선의 배치방법에 따라 집중권 (Concentrated Winding)과 분포권 (Distributed Winding)으로 구분되며, 권선의 간격에 따라 전절권 (Full Pitch Winding)과 단절 권 (Short Pitch Winding)으로 구분된다.

 

전절권과 단절권 (Full & Short Pitch Winding)

전기자의 권선의 코일은 한쌍의 코일변으로 구성되기 때문에 하나의 권선을 이 루는 두 코일변의 간격을 Pitch라고 하며 이 간격이 전기 각으로 180° (라디안 으로는 π)가 되도록 한 것을 전절권이라 부르고 180° 미만인 것을 단절권이라 부른다. 권선은 전동기의 정격전류 및 작업의 용이성을 고려하여 크게 2가지 종류로 구 별된다. 주로 낮은 전압의 작은 용량에 적용되는 권선을 Random Winding이라고 하며 이름이 의미하고 있듯이 자유롭게 휘어지기 때문에 다양한 용량의 전동기에 유 연하에 적용할 수 있다. 고전압의 큰 용량에 적용되는 권선은 Formed Winding이라고 하며 용량 및 극 수를 고려하여 적당한 형태를 가질 수 있도록 만들어진 것이다.