공조냉동기계기사 기동법과 속도제어 및 제동 — 권선형 기동·V/f 제어·2차 동손

권선형 유도전동기는 슬립링을 통해 2차 권선을 외부와 이어 줄 수 있다. 그래서 기동할 때 2차 회로에 저항을 넣어 기동 전류를 줄이고 기동 토크를 키울 수 있다. 이 방법은 2차 회로에 손을 댈 수 있는 권선형에만 쓸 수 있다. 농형은 회전자 권선이 단락되어 있어 2차 저항을 넣을 수 없다.

농형 유도전동기의 기동법에는 전전압 기동, 리액터 기동, 보상기 기동, Y-Δ 기동이 있다. 모두 고정자 쪽 회로의 전압이나 결선을 바꾸는 방법이다. 2차 저항 기동은 여기에 들지 않는다.

인버터로 속도를 바꿀 때 토크를 일정하게 유지하려면 전압과 주파수를 같은 비율로 조절한다. 자속이 전압÷주파수에 비례하므로, 두 값을 함께 올리고 내리면 자속이 일정해지고 토크도 유지된다. 전압만 고정한 채 주파수를 낮추면 자속이 과포화되어 역률이 떨어진다.

3상 전동기의 선전류는 출력을 효율로 나누어 입력을 만든 뒤 구한다. 출력 5kW, 효율 90%, 전압 200V, 역률 80%이면 입력은 5÷0.9로 약 5.56kW이고, 전류는 5,556÷(√3×200×0.8)로 약 20A다.

2차 동손은 공기극 전력에 슬립을 곱한다. 공기극 전력은 축 출력에 기계손을 더한 값을 1-슬립으로 나눈 값이다. 출력 10kW, 기계손 200W, 슬립 4%이면 공기극 전력은 (10,000+200)÷0.96으로 약 10,625W이고, 2차 동손은 여기에 0.04를 곱해 약 425W다. 기계손을 빼고 계산하면 417W 부근이 되어 실제 손실보다 작게 나온다.

전류가 흐르는 도선이 자기장에서 받는 힘은 플레밍의 왼손 법칙으로 방향을 정하고, 이 원리를 쓰는 기기가 전동기다. 왼손의 엄지는 힘, 검지는 자기장, 중지는 전류의 방향을 가리킨다. 발전기의 유도기전력은 오른손 법칙으로 구한다.

피상전력·유효전력·무효전력은 직각삼각형을 이룬다. 피상전력 100kVA, 유효전력 80kW이면 무효전력은 √(100²-80²)로 60kvar다.

직권전동기는 계자와 전기자가 직렬이라 교류를 걸어도 전류와 자속의 방향이 함께 바뀌어 회전 방향이 유지된다. 그래서 직류와 교류에 모두 쓸 수 있는 만능전동기다. 제동에는 전동기를 발전기로 돌려 전력을 전원으로 되돌리는 회생제동이 있다.