개념 한 쪽
전기공사기사 유도전동기 특성 — 슬립과 슬립 주파수, 부하 증가와 효율
유도전동기 특성 세트는 회전수가 주어졌을 때 회전자 기전력의 주파수를 구하는 계산, 부하가 늘어 회전수가 떨어질 때 슬립 주파수가 몇 배가 되는지, 동기속도와 상대 속도·슬립 주파수를 한 번에 구하는 계산, 슬립과 효율로 입력과 회전자 손실을 따지는 문제를 묻는다.
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뜻
유도전동기의 회전자에는 회전자계와 회전자의 속도 차이만큼 기전력이 유도된다. 그 차이의 비율이 슬립 s이고, 회전자 기전력의 주파수는 f₂=s×f다. 동기속도는 Ns=120f/P로 구하며 슬립이 변해도 바뀌지 않는다.
6극 60Hz이면 동기속도가 120×60/6인 1200rpm이다. 전부하 회전수가 1152rpm이면 슬립은 (1200−1152)÷1200인 0.04이고, 슬립 주파수는 0.04×60인 2.4Hz다.
부하가 늘어 회전수가 1150rpm에서 1100rpm으로 떨어지면 슬립은 50/1200에서 100/1200으로 커진다. 슬립 주파수는 슬립에 비례하므로 두 배가 된다.
4극 60Hz의 동기속도는 1800rpm이다. 회전수가 1740rpm이면 상대 속도는 1800−1740인 60rpm, 슬립은 60÷1800인 1/30, 슬립 주파수는 (1/30)×60인 2Hz다. 회전수가 1710rpm이면 슬립이 90÷1800인 0.05이므로 슬립 주파수는 3Hz다. 슬립이 5%로 주어져도 f₂=0.05×60인 3Hz다.
효율이 주어지면 입력을 출력÷효율로 구하고, 회전자 쪽 손실은 슬립 관계로 구한다. 정격출력 50kW, 슬립 0.04, 효율 90%인 전동기의 입력은 50÷0.9인 약 55.6kW다. 기계손을 무시하면 공극전력은 50÷(1−0.04)인 약 52.1kW이고, 회전자 동손은 슬립을 곱한 약 2.1kW다. 효율은 입력에 대한 출력의 비로 따진다.
예제
출제 패턴은 두 가지다. ① 슬립 주파수 — Ns=120f/P로 동기속도를 구하고 s=(Ns−N)/Ns를 계산한 뒤 f₂=s×f를 곱한다. 4극 60Hz, 1740rpm이면 2Hz다. ② 부하 변화 — 실제 주파수를 각각 구하지 않고 슬립의 비로 계산한다. 1150rpm에서 1100rpm으로 떨어지면 슬립이 50/1200에서 100/1200이 되어 두 배다.
자주 묻는 물음
- 4극 60Hz 유도전동기가 1710rpm으로 돌 때 슬립 주파수는?
- 3Hz입니다. 동기속도 1800rpm, 슬립 (1800−1710)÷1800=0.05, f₂=0.05×60입니다.
- 부하가 늘어 회전수가 1150rpm에서 1100rpm으로 떨어지면 슬립 주파수는 몇 배가 되나요?
- 두 배입니다. 동기속도 1200rpm 기준으로 슬립이 50/1200에서 100/1200으로 커지기 때문입니다.
- 정격출력 50kW, 효율 90%인 전동기의 입력은?
- 약 55.6kW입니다. 출력을 효율로 나눕니다.
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