전기기사 전기기기 이론 : 05-07 단상 유도 전동기

전기기사 전기기기 이론 : 05-07 단상 유도 전동기

단상 유도 전동기는 주로 단상 교류 전원을 사용하는 소형 전동기로, 가정용 기기나 소형 장비에서 많이 사용됩니다. 단상 유도 전동기는 일반적인 3상 유도 전동기와 다르게, 단상 교류 전원에서는 고정자의 회전 자기장이 형성되지 않아 자기 기동이 불가능합니다. 이를 해결하기 위해 다양한 보조 기동 방법이 사용됩니다. 이번 포스팅에서는 단상 유도 전동기의 원리, 구조, 주요 기동 방식을 설명하겠습니다.

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1. 단상 유도 전동기의 기본 원리

단상 유도 전동기는 단상 교류 전원을 통해 전력을 공급받으며, 회전 자기장이 아닌 맥동 자기장을 형성합니다. 이로 인해 전동기가 스스로 기동하지 못하며, 별도의 기동 장치가 필요합니다. 전동기가 기동 후에는 관성에 의해 정상적으로 회전하게 됩니다.

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2. 단상 유도 전동기의 구조

단상 유도 전동기는 고정자와 회전자로 구성되며, 고정자에는 단상 권선이 감겨 있습니다. 단상 유도 전동기의 회전자에는 농형 회전자가 주로 사용됩니다.

• 고정자: 단상 교류 전원을 공급받아 자속을 생성하는 부분입니다.
• 회전자: 고정자 자속에 의해 유도 전류가 발생하여 회전력을 생성합니다.

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3. 단상 유도 전동기의 기동 방식

단상 유도 전동기는 자기 기동이 어려운 특성으로 인해, 다양한 기동 보조 방식이 활용됩니다. 주요 기동 방식은 다음과 같습니다.

3.1 반발 기동 방식 (Repulsion Starting)

반발 기동 방식은 회전자에 브러시와 정류자를 연결하여 기동 토크를 발생시키는 방식입니다. 초기 기동 시 회전자에 높은 토크를 제공하여 기동이 용이합니다. 기동 후에는 정류자와 브러시가 분리되어 농형 유도 전동기와 같은 형태로 작동합니다.

3.2 분상 기동 방식 (Split-Phase Starting)

분상 기동 방식은 보조 권선을 사용하여 기동 토크를 발생시키는 방식입니다. 보조 권선은 고정자의 주 권선과 90도 위상 차이를 이루어 기동 토크를 제공합니다. 기동 후 보조 권선은 기동 스위치를 통해 차단됩니다.

• 특징: 소형 가정용 기기에 주로 사용되며, 기동 회로 구성이 간단합니다.

3.3 커패시터 기동 방식 (Capacitor Start)

커패시터 기동 방식은 보조 권선에 커패시터를 연결하여 위상 차이를 크게 만들어 강력한 기동 토크를 발생시킵니다. 기동 후 커패시터는 기동 스위치에 의해 차단됩니다.

• 특징: 기동 토크가 강하며, 중·대형 전동기에 적합합니다.

3.4 영구 커패시터 기동 방식 (Permanent Capacitor Start)

영구 커패시터 기동 방식은 기동 시뿐만 아니라 운전 중에도 커패시터가 계속 연결되어 있는 방식입니다. 기동과 운전 중에 동일한 커패시터를 사용하므로 안정적인 운전이 가능합니다.

• 특징: 부드러운 기동이 가능하고, 진동과 소음을 줄일 수 있습니다.

3.5 커패시터 기동 및 운전 방식 (Capacitor Start and Run)

이 방식은 기동 시에는 고용량 커패시터를 사용하여 높은 기동 토크를 제공하고, 기동 후 저용량 커패시터로 전환하여 운전 효율을 높입니다. 두 가지 커패시터를 사용하여 기동과 운전에서 최적의 성능을 제공합니다.

• 특징: 높은 기동 토크와 효율적인 운전 성능이 요구되는 대형 기기에 적합합니다.

 

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4. Q&A

Q1: 단상 유도 전동기가 자기 기동이 어려운 이유는 무엇인가요?
A1: 단상 유도 전동기는 단상 전원이 맥동 자기장을 형성하므로 자기 기동이 어렵습니다. 이를 보완하기 위해 보조 기동 방식이 필요합니다.

 

Q2: 커패시터 기동 방식의 주요 특징은 무엇인가요?
A2: 커패시터 기동 방식은 보조 권선에 커패시터를 연결하여 강력한 기동 토크를 발생시키며, 중·대형 전동기에 적합합니다.

 

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