개념 한 쪽
유도전동기는 고정자의 회전자계와 회전자 유도전류의 상호작용으로 돈다 — 두 회전자계는 공간에서 항상 동상으로 함께 돌고, 회전자 전압·주파수는 슬립에 비례한다. 전원 2선을 바꾸면 회전 방향이 뒤집힌다.
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출제기준 단원 「유도전동기의 회전 원리」의 공개 문제 5개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 회전자계의 관계·역전 | 2 | 두 회전자계의 동상 회전 판정과 2선 교환의 효과(역회전) |
| 슬립 비례 값 | 2 | 회전자 유기전압 감소(sE₂)와 회전자 주파수 계산(12Hz) |
| 부하 증가 시 현상 | 1 | 상대속도·2차 전류·토크 증가 중 틀린 보기(속도 증가) 고르기 |
고정자 권선의 3상 전류가 만드는 회전자계와, 회전자에 유도된 전류가 만드는 회전자계는 공간적으로 항상 동상으로 회전한다 — 회전자 유도전류의 주파수는 슬립 주파수(sf)지만 회전자 자체가 (1−s)ns로 돌고 있어 정지 좌표에서 보면 두 자계가 같은 속도로 겹쳐 돈다. 이 원리로 전자기 유도에 의해 동력이 한쪽 회로에서 다른 쪽으로 전달되는 것이 유도 기기다.
회전 방향은 상회전 방향이 정한다 — 전원의 임의의 2선을 서로 바꾸면 상순이 역전되어 회전자계와 전동기의 회전 방향이 모두 반대가 된다.
회전자 쪽의 전압과 주파수는 슬립에 비례한다 — 권선형 전동기의 회전자 유기전압은 E₂s = sE₂라 기동시(슬립 1) 최대이고 속도가 올라 동기속도에 가까울수록 줄어든다. 회전자 기전력의 주파수도 f₂ = sf다 — 6극·60Hz의 동기속도 1200rpm에서 960rpm으로 돌면 슬립 0.2, 주파수는 0.2 × 60 = 12Hz다.
부하가 늘면 회전자 속도 n이 줄어 상대속도(ns − n)와 슬립이 커지고, 2차 유도기전력·2차 전류·토크가 함께 늘어나 부하와 평형을 이룬다 — 속도만 줄어드는 것이지 늘어나지 않는다는 점이 오답 보기의 핵심이다.
학습목표: 유도 기기의 정의와 동력 전달 원리를 설명할 수 있다.
동력을 하나의 회로에서 다른 회로로 전자 유도에 의하여 전달하는 비동기 교류기를 유도 기기라고 한 다.
NCS 학습모듈 1901050101 전기기기 설계요소 분석 · 4-2. 기기 설계를 위한 시방서 작성
① 회전자 주파수 — 6극·60Hz·960rpm: Ns = 120×60/6 = 1200rpm, s = (1200−960)/1200 = 0.2 → f₂ = 0.2×60 = 12Hz. ② 회전자 전압 — E₂s = sE₂(기동시 최대, 동기속도 근처에서 0에 수렴).
3상 유도전동기의 전원측에서 임의의 2선을 바꾸어 접속하여 운전하면?
정답 ② · 3상 유도전동기는 고정자 권선에 흐르는 3상 전류의 상순(상회전 방향)에 의해 회전자계의 회전 방향이 결정됩니다. 전원 3선 중 임의의 2선을 서로 바꾸어 연결하면 상회전 방향이 반대로 바뀌어 회전자계의 회전 방향이 역전되고, 그 결과 전동기의 회전방향도 반대가 됩니다(역상 제동/역회전 원리).
3상 전원의 임의 2선을 바꾸면 상순이 역전되어 회전방향이 반대가 된다.
권선형 유도전동기가 기동하면서 동기속도 이하까지 회전속도가 증가하면 회전자의 전압은?
정답 ② · 권선형 유도전동기의 회전자 유기전압은 슬립 에 비례하여 로 나타납니다. 기동 시 슬립은 1에 가까워 회전자전압이 최대이고, 회전속도가 증가해 동기속도에 가까워질수록 슬립 가 작아지므로 회전자 유기전압도 함께 감소합니다.
회전자 유기전압은 슬립에 비례(E₂s=sE₂)하므로 속도가 증가하면 감소한다.
유도전동기에서 부하를 증가시킬 때 일어나는 현상에 관한 설명 중 틀린 것은? (단, ns:회전자계의 속도, n:회전자의 속도이다.)
정답 ④ · 유도전동기에 부하가 증가하면 회전자 속도 n이 감소하여 상대속도(슬립속도) 은 **증가**하고, 슬립 증가에 따라 2차 유도기전력·2차 전류가 **증가**하며, 이에 따라 발생 토크도 **증가**하여 부하와 평형을 이룬다. 반면 회전자의 실제 속도 n 자체는 부하 증가에 따라 **감소**하므로 "속도 증가"라는 서술이 틀린 설명이다.
유도전동기는 부하 증가 시 슬립(ns-n)과 2차전류·토크가 늘고, 회전자 속도는 오히려 감소한다.
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