동력설비 - 권선형 유도전동기(구조와 원리/용도)

1. 구조와 원리

1-1. 구조

· 고정자 권선 및 고정자 철심

· 회전자 권선 및 회전자 철심

· 프레임. 샤프트, 냉각장치, 슬립링, 쇼트스위치 단자함 등

1-2. 원리

농형 유도전동기의 회전자 대신 회전자 철심에 3상 권선을 감아 2차 권선으로 하고 슬립링을 각 상 권선의 선단에 마련하여 브러시를 중개하여 2차 전류를 외부에 인도할 수 있게 한 전동기이다.

따라서 그림과 같이 2차저항(외부저항)을 접속할 수 있고, 2차저항기의 크기를 바꾸어 토크와 속도를 제어할 수 있다.

2. 권선형 유도전동기의 특성

< Pig.01 2차 저항의 변화에 따른 속도 - 토크 곡선 >

· 권선형 유도 전동기는 회전자 권선(2차권선)의 저항 r, 토크 T로 운전하고 그때의 slip이 S라고 하면 2차 권선저항을 K배하여 Kr이 되었을 때 토크 T에 대하여 슬립을 Ks가 된다.

이 모양을 나타낸 것이 그림과 같으며 이 특성을 비례추이(Proportional Shifting)라고 하고 이것이 권선형 유도전동기의 큰 특성이다.

2-1. 특징

· 장점

2차 저항기를 사용하므로 2차 저항으로 임의의 최대, 최소 토크를 선택할 수 있다.

· 단점

운전시 손실이 크고 효율이 나쁘다, 특히 감속시 효율이 매우 떨어지며 외부 2차 저항에서 큰 손실이 발생한다.

슬립링, 브러시 등에서 고장이 잦으므로 유지관리에 유의하고 사용환경을 고려하여야 한다.

3. 용도

크레인, 압축기, 압연기, 블로어, 펌프 등 일반용 산업기계

4. 시동

2차 저항의 크기로 시동토크를 크게 함과 동시에 시동전류도 제한할 수 있으므로 권선형 유도 전동기에서는 2차저항 조정기를 사용하여 저항치 최대 위치에서 시동하여 속도가 상승함에 따라 저항을 줄여 최종에는 저항을 단락하여 운전상태로 들어간다.

즉 2차저항 시동법으로 용량은 15KW이상의 중,대용량 전동기에 적당하다.

< Pig.02 2차저항기동법 >

< Pig.03 2차 임피던스 기동법 >

5. 권선형 유도전동기의 시동방법의 종류

5-1. 시라게 전동기(Schrage Motor)

권선형 유도전동기의 브러시 간격을 조정하여 속도제어를 원활하게 한 전동기.

· 구조

권선형 유도전동기는 보통 1차 권선이 고정자이고 회전자가 2차이다. 이것을 역으로 하여 다시 회전자에 직류기의 전기자와 같이 3차 권선을 설치하여 이것을 정류자에 접속한 전동기

· 특징

속도제어가 원활하다.

· 용도

정방기, 제지기 등.

5-2. 게르게스법 : Gorges Starting Method

권선형 유도전동기의 시동법으로 회전자에 소권수의 코일 2개를 설치하고 이를 병렬로 사용하여 시동시의 전류를 제한하고 시동후에는 각상 권선이 단락하여 큰 토크를 발생시켜 시동전류를 적게하여 시동하는 방법.

(게르게스 현상 : 권선형 유도전동기에서 1차가 다상이고 2차가 단상일 때 일어나는 것으로 동기속도의 1/2인 속도에서 次동기속도가 생기는 것.)