전기산업기사 · 전기기기 과목
전기산업기사 유도기 개념 정리
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AI가 새로 쓴 글 가운데, 작성과 분리된 AI 검증(다시 읽고 사실·수치 확인)을 통과한 단원만 싣습니다. 틀린 곳을 발견하면 알려 주세요.
개요
3상 유도 전동기는 고정자의 회전 자계를 회전자가 조금 늦게 따라 도는 기계입니다. 그 늦은 정도를 슬립이라 하며, 회전 속도는 동기 속도에 (1 - 슬립)을 곱해 구합니다. 회전자 전류의 주파수는 전원 주파수에 슬립을 곱한 값이라 운전 중에는 매우 낮습니다.
1차 입력에서 1차 손실을 빼면 2차 입력이 되고, 2차 입력은 2차 동손과 기계적 출력으로 1 : s : (1 - s) 비율로 나뉩니다. 그래서 2차 입력에 (1 - s)를 곱하면 기계적 출력이 됩니다.
권선형 유도 전동기는 2차 회로에 저항을 넣어 기동 전류를 줄이고 기동 토크를 키웁니다. 2차 저항을 슬립으로 나눈 값이 같으면 같은 토크가 나오는 성질을 비례 추이라 합니다. 회전 방향은 전원 3선 중 2선을 바꾸면 반대가 됩니다.
핵심 개념
슬립과 회전 속도
N = Ns × (1 - s), Ns = 120f ÷ p.
외우는 요령운전 중 회전 속도는 동기 속도보다 약간 느립니다.
2차 주파수
f2 = s × f1.
외우는 요령정지 중(s = 1)에는 전원 주파수와 같습니다.
전력 흐름
P2 : 2차 동손 : 기계적 출력 = 1 : s : (1 - s).
외우는 요령2차 입력 = 1차 입력 - 1차 손실.
비례 추이
2차 저항 ÷ 슬립 이 같으면 토크도 같습니다.
외우는 요령외부 저항 = 필요한 전체 저항 - 원래 2차 저항.
권선형 기동
2차 저항 기동법을 씁니다.
외우는 요령Y-Δ·기동 보상기·리액터 기동은 농형용입니다.
자주 나오는 포인트
- N = Ns(1 - s)
- f2 = s × f1
- P2 : Pc2 : Po = 1 : s : (1 - s)
- 회전 방향 변경은 2선 교체
헷갈리는 것 비교: 농형과 권선형의 기동법
| 구분 | 농형 | 권선형 |
|---|---|---|
| 주요 기동법 | Y-Δ, 기동 보상기, 리액터 | 2차 저항 기동 |
| 2차 회로 | 외부 연결 불가 | 슬립 링으로 외부 저항 연결 |
대표 문제 3개
검수를 마친 예상문제 가운데 이 단원의 대표 문제입니다.
문제 1. 3상 유도 전동기의 2차 입력이 20kW, 슬립이 5% 일 때 기계적 출력은 몇 kW 인가?
- ① 1kW
- ② 20kW
- ③ 19kW
- ④ 21kW
▼ 정답과 해설 보기▲ 정답과 해설 접기
정답: ③ 19kW
핵심: P2 : Pc2 : Po = 1 : s : (1 - s)
- 기계적 출력 Po = P2 × (1 - s)
- Po = 20 × (1 - 0.05) = 20 × 0.95 = 19kW
검산: 2차 동손 1kW + 출력 19kW = 20kW 로 2차 입력과 같습니다.
틀린 선지
- 1kW: 2차 동손입니다(20 × 0.05).
- 20kW: 2차 입력 그대로입니다. 2차 동손을 빼야 합니다.
- 21kW: 2차 동손을 더한 값입니다.
문제 2. 3상 유도 전동기의 회전 방향을 반대로 바꾸는 방법으로 옳은 것은?
- ① 전원 3선 가운데 임의의 2선을 서로 바꾸어 연결한다
- ② 전원 3선을 모두 한 칸씩 돌려 연결한다
- ③ 전원 전압을 낮춘다
- ④ 전원 주파수를 높인다
▼ 정답과 해설 보기▲ 정답과 해설 접기
정답: ① 전원 3선 가운데 임의의 2선을 서로 바꾸어 연결한다
핵심: 3상 중 2선 교체 → 회전 자계 방향 반대
유도 전동기는 3상 전류가 만드는 회전 자계를 따라 돕니다. 3선 가운데 아무 2선이나 서로 바꾸면 상의 순서가 바뀌어 회전 자계가 반대로 돌고, 전동기도 반대로 회전합니다.
틀린 선지
- 전원 3선을 모두 한 칸씩 돌려 연결한다: 3선을 차례로 돌리면 상의 순서가 그대로여서 회전 방향이 바뀌지 않습니다.
- 전원 전압을 낮춘다: 속도와 토크가 줄 뿐 방향은 바뀌지 않습니다.
- 전원 주파수를 높인다: 속도가 빨라질 뿐 방향은 바뀌지 않습니다.
문제 3. 6극, 60Hz 인 3상 유도 전동기가 슬립 3% 로 운전하고 있다. 회전 속도는 몇 rpm 인가?
- ① 1,200rpm
- ② 1,236rpm
- ③ 1,746rpm
- ④ 1,164rpm
▼ 정답과 해설 보기▲ 정답과 해설 접기
정답: ④ 1,164rpm
핵심: N = Ns × (1 - s), Ns = 120f ÷ p
- 동기 속도 Ns = 120 × 60 ÷ 6 = 1,200rpm
- N = 1,200 × (1 - 0.03) = 1,200 × 0.97
- N = 1,164rpm
검산: (1,200 - 1,164) ÷ 1,200 = 36 ÷ 1,200 = 0.03 으로 맞습니다.
틀린 선지
- 1,200rpm: 동기 속도입니다. 유도 전동기는 슬립만큼 느리게 돕니다.
- 1,236rpm: 슬립만큼 더한 값입니다. 전동기는 동기 속도보다 느립니다.
- 1,746rpm: 4극으로 계산한 값입니다.