인덕션 모터 유형 이해: 작동 방식 가이드

많은 대형 공장 장비의 중심에는 강력하고 신뢰할 수 있는 일꾼이 있습니다. 인덕션 모터. 이것은 간단하고 견고하며 제작 비용이 저렴하기로 유명한 AC 모터의 한 유형입니다. 전자기 유도라는 물리학의 영리한 트릭을 사용하여 작동합니다. 이 글은 이러한 모터가 어떻게 작동하는지 또는 다양한 유도 모터 유형이 무엇인지 궁금했던 분들을 위한 글입니다. 주요 유형을 배우고 매일 어디에 사용되는지 알아보세요.

인덕션 모터란 무엇이며 어떻게 작동하나요?

유도 전동기는 교류(AC)를 사용하여 작동하는 전기 모터입니다. 주요 역할은 전기 에너지를 기계 에너지로 변환하는 것, 즉 전기를 운동으로 전환하는 것입니다. 뛰어난 발명가인 니콜라 테슬라가 이러한 유형의 모터에 대한 아이디어를 생각해 냈습니다. 모터는 고정자라고 불리는 고정 부분과 회전자라고 불리는 회전 부분의 두 가지 주요 부분으로 구성됩니다. 고정자와 회전자 사이에는 직접적인 전기 연결이 없습니다.

이 마법은 전자기 유도라는 원리를 통해 일어납니다. 고정자의 권선을 통해 교류 전류를 흐르게 하면 회전하는 자기장이 생성됩니다. 회전하는 자석처럼 생각하면 됩니다. 이 회전 자기장은 회 전자를 통과하여 회 전자 내부에 전류가 흐르도록 유도합니다. 이 유도 전류는 자체 자기장을 생성합니다. 두 자기장이 서로 밀고 당기면서 로터가 회전하고 기계적 에너지를 생성합니다. 이것이 브러시나 로터에 대한 물리적 접촉 없이 유도 전동기가 작동하는 방식입니다.

인덕션 모터의 두 가지 주요 유형은 무엇인가요?

인덕션의 유형에 대해 이야기할 때는 보통 크게 두 가지 그룹으로 나눕니다. 그룹화는 사용하는 AC 전원 유형에 따라 다릅니다. 두 가지 주요 유형은 다음과 같습니다. 단상 유도 전동기 및 3상 유도 전동기.

가장 큰 차이점은 전원 공급 장치입니다. 단상 모터는 가정에서 사용하는 전원인 단상 전원으로 작동합니다. 3상 유도 전동기는 상업 및 산업 환경에서 일반적으로 사용되는 3상 전원 공급 장치가 필요합니다. 이러한 전원 공급 장치의 차이는 유도 모터의 제작 방식과 성능에 영향을 미칩니다. 3상 모터는 일반적으로 더 강력하고 효율적입니다.

단상 인덕션 모터에 대해 알아보기

이제 첫 번째 유형을 살펴보겠습니다. 단상 유도 모터는 어디에나 있습니다. 집에 선풍기, 냉장고, 세탁기 또는 소형 펌프가 있다면 이 중 하나쯤은 가지고 있을 것입니다. 단상 유도 모터는 표준 가정용 전압으로 작동할 수 있기 때문에 인기가 높습니다. 따라서 일상적인 가전제품에 적합합니다.

기본 단상 유도 전동기는 자체 시동이 되지 않습니다. 즉, 단상 AC 전원에 연결하기만 하면 로터가 윙윙거리며 진동할 뿐 회전하지 않습니다. 회전하는 데 필요한 비틀림 힘인 시동 토크가 충분하지 않기 때문입니다. 이 문제를 해결하기 위해 엔지니어들은 모터에 '푸시'를 주어 시동을 걸 수 있는 영리한 방법을 고안해냈습니다. 이러한 유형의 AC 모터에는 항상 특별한 시동 회로가 필요합니다.

단상 고정자는 어떻게 모션을 생성하나요?

그렇다면 단상 모터가 자가 시동되지 않는 이유는 무엇일까요? 그 이유는 단상 모터에서 생성되는 자기장이 고정자 는 회전하는 자기장이 아닙니다. 대신 고정자 장은 맥동만 합니다. 강해졌다가 약해졌다가 다시 강해지지만 고정자 주위를 회전하지는 않습니다. 이 펄싱 자기장은 로터 이미 움직이고 있는 상태에서는 회전하지만 정지 상태에서 다시 시작할 수는 없습니다.

이 문제를 해결하려면 모터에 적어도 잠시 동안 회전장을 생성할 수 있는 방법이 필요합니다. 이는 스타트 와인딩이라고 하는 두 번째 와인딩을 고정자에 추가하여 수행됩니다. 메인 와인딩은 구동 전력을 제공합니다. 스타트 와인딩은 첫 번째 자기장과는 다른 두 번째 자기장을 생성하는 데만 사용됩니다. 이 차이로 인해 약한 회전 자기장이 생성되어 모터가 회전을 시작하는 데 필요한 초기 토크를 제공합니다.

단상 모터에는 어떤 종류가 있나요?

단상 모터는 시동을 걸 때 도움이 필요하기 때문에 몇 가지 유형이 있습니다. 각 유형은 시동 토크를 생성하는 데 다른 방법을 사용합니다. 가장 일반적인 유도 모터에는 분할 위상 모터, 커패시터 시작 모터 및 음영 극 모터가 있습니다.

분할 위상 모터는 간단하고 저렴합니다. 주 권선과 다른 특성을 가진 시작 권선을 사용하여 위상 변이를 만듭니다. 모터가 속도를 내면 스위치가 시작 권선을 분리합니다. 커패시터 기동 모터는 한 단계 업그레이드된 모터입니다. 이 모터는 시작 회로에 커패시터를 사용합니다. 이 커패시터는 훨씬 더 나은 위상 변이를 생성하여 모터에 매우 높은 시동 토크를 제공합니다. 압축기와 같이 많은 전력을 필요로 하는 기계에 적합합니다. 마지막으로 음영 극 모터는 매우 간단하고 토크가 낮습니다. 고정자에 작은 구리 링을 사용하여 두 번째 필드를 생성합니다. 높은 전력이 필요하지 않은 소형 팬에 사용됩니다.

3상 유도 모터가 왜 그렇게 강력한가요?

이제 큰 형님인 3상 유도 모터에 대해 알아봅시다. 이 모터는 산업계의 주력 제품입니다. 제 경험상, 대형 기계에 안정적이고 효율적인 전력이 필요할 때 이 유도 모터를 사용합니다. 대형 펌프와 컨베이어부터 공장 자동화에 이르기까지 모든 분야에 사용됩니다.

그 힘의 비밀은 3상 AC 전원 공급 장치에 있습니다. 이 유형의 교류에는 모두 완벽하게 타이밍이 맞는 세 개의 개별 전류가 있습니다. 이 전력을 3상 모터의 고정자에 공급하면 놀라운 일이 일어납니다. 권선은 자연스럽게 진정한 회전 자기장을 생성하는 방식으로 분산되어 있습니다. 커패시터나 시작 권선이 필요하지 않습니다. 따라서 3상 유도 모터는 자체 시동이 가능하고 매우 효율적이며 부드럽고 일정한 토크를 생성할 수 있습니다. 고정자의 자기장은 강하고 전원을 인가하는 순간부터 회전합니다.

3상 모터의 두 가지 종류는 무엇인가요?

3상 모터의 세계에서도 로터에는 두 가지 주요 설계가 있습니다. 다람쥐 케이지 로터와 슬립 링 모터(권선 로터 모터라고도 함)가 바로 그것입니다. 대부분의 인덕션 모터는 매우 간단하고 견고하기 때문에 다람쥐 케이지 설계가 널리 사용됩니다.

다람쥐 케이지 로터는 로터 바라고 하는 구리 또는 알루미늄의 무거운 막대가 통과하는 강철 원통으로 만들어집니다. 막대는 양쪽 끝이 연결되어 있습니다. 햄스터나 다람쥐의 우리처럼 생겼기 때문에 다람쥐 케이지라는 이름이 붙었습니다. 슬립링 모터는 다릅니다. 회전자에는 고정자와 유사한 실제 와이어 권선이 있습니다. 이 권선은 슬립 링과 브러시를 통해 외부 저항에 연결됩니다. 이 설정을 통해 모터의 속도와 토크를 제어할 수 있으므로 특수 작업에 매우 높은 시동 토크를 제공합니다. 이와 같은 다상 유도 모터 설계는 일반적이지 않지만 특정 무거운 부하에 매우 유용합니다. 이 교류 다상 설계는 복잡합니다.

다양한 모터와 애플리케이션 중에서 어떻게 선택하나요?

올바른 유도 모터를 선택하는 것은 모터가 수행해야 하는 작업에 따라 결정됩니다. 대부분의 가정용 및 경 상업용의 경우 단상 모터가 올바른 선택입니다. 단상 인덕션 모터는 표준 가정용 전압으로 작동할 수 있기 때문에 가전제품에 사용됩니다. 가정에서 드릴 프레스, 소형 공기 압축기 또는 워터 펌프에 전원을 공급해야 하는 경우 이러한 모터가 사용됩니다.

공장의 고강도 작업에는 거의 항상 3상 인덕션 모터가 사용됩니다. 3상 유도 모터는 더 효율적이고 역률이 높으며 훨씬 더 많은 전력을 공급할 수 있기 때문에 사용됩니다. 다람쥐 케이지와 슬립링 모델 중 어떤 것을 선택할지는 필요한 토크에 따라 달라집니다. 일반적인 시동 토크가 필요한 대부분의 응용 분야에는 다람쥐 케이지 인덕션 기계가 적합합니다. 매우 무거운 하중으로 시동해야 하는 대형 크레인 같은 경우에는 슬립링 비동기 모터가 더 나은 선택입니다. 3상 모터의 전기 연결도 더 복잡합니다. 이 교류 유도 모터는 진정한 산업용 도구입니다.

인덕션 모터에서 극은 어떤 역할을 하나요?

유도 전동기의 극은 고정자의 권선에 의해 생성되는 자극을 말합니다. 항상 쌍(2극, 4극, 6극 등)으로 구성됩니다. 극의 수는 모터의 속도와 직접적인 관련이 있습니다. 고정자의 자기장 속도를 동기 속도라고 합니다.

유도 모터의 극 수가 많을수록 동기 속도가 느려진다는 간단한 규칙이 있습니다. 60Hz 전원으로 작동하는 2극 모터의 동기 회전 속도는 분당 3600RPM입니다. 동일한 전력으로 작동하는 4극 모터는 1800RPM으로 작동합니다. 로터의 실제 속도는 항상 동기 속도보다 약간 낮습니다. 이 차이를 "슬립"이라고 하며, 모터가 회전자에 전류를 유도하고 토크를 생성할 수 있는 원동력입니다. 고정자에 의해 생성되는 자계가 최고 속도를 결정합니다.

인덕션 모터의 역률이 좋은가요?

마지막으로 역률에 대해 알아봅시다. 간단히 말해서 역률은 전기 모터가 전기를 얼마나 효율적으로 사용하는지를 나타내는 척도입니다. 완벽한 역률은 1.0입니다. 인덕션 모터는 특히 최대 부하로 작동하지 않을 때 역률이 좋지 않을 수 있습니다. 즉, 실제 작업에 사용하는 것보다 더 많은 전류를 소비한다는 뜻입니다.

주택 소유자에게는 큰 문제가 되지 않습니다. 하지만 수백 개의 모터를 사용하는 상업용 및 산업용 애플리케이션에서는 역률이 낮으면 많은 에너지가 낭비되고 전기 요금이 증가할 수 있습니다. 3상 유도 모터는 일반적으로 단상 모터보다 역률이 더 좋습니다. 전력 전자 장치를 사용하는 가변 주파수 드라이브와 같은 최신 기술은 모터의 속도를 제어하고 역률을 크게 개선하여 이 강력한 유도 모터를 더욱 효율적으로 만들 수 있습니다. 모터의 부하 토크는 역률에 큰 영향을 미칩니다.