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전기기능사 유도전동기 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
유도전동기 단원은 현장에서 가장 많이 쓰는 3상 유도전동기의 슬립, 회전 방향, 기동 방법과 단상 유도전동기의 종류를 다룹니다. 슬립 계산과 Y-Δ 기동은 거의 매회 나옵니다.
유도전동기는 동기속도보다 조금 느리게 도는데, 그 늦은 정도를 동기속도로 나눈 값이 슬립입니다. 회전속도는 1에서 슬립을 뺀 값에 동기속도를 곱해 구합니다. 2차 입력 가운데 슬립만큼은 2차 동손이 되고, 나머지가 기계적 출력이 됩니다. 회전 방향을 바꾸려면 전원 세 선 가운데 두 선을 서로 바꿔 연결합니다.
기동할 때 큰 전류를 줄이려고 쓰는 Y-Δ 기동은 기동 전류와 기동 토크를 모두 직접 기동의 1/3 로 줄입니다. 단상 유도전동기는 기동 방식에 따라 기동 토크가 다르며, 반발 기동형이 가장 크고 셰이딩 코일형이 가장 작습니다.
핵심 개념
슬립
동기속도와 실제 회전속도의 차이를 동기속도로 나눈 값입니다. s = (Ns − N) ÷ Ns 이며, 회전속도 N = (1 − s) × Ns 입니다.
외우는 요령'슬립은 미끄러진 비율'. 1800rpm에 슬립 0.05면 1800 × 0.95 = 1710rpm 입니다.
2차 입력의 나뉨
2차 입력 가운데 s만큼은 2차 동손이 되고 (1 − s)만큼은 기계적 출력이 됩니다. 2차 동손 = s × 2차 입력입니다.
외우는 요령'슬립만큼 버리고 나머지로 일한다'.
회전 방향 바꾸기
3상 유도전동기의 회전 방향을 반대로 하려면 전원에 연결된 세 선 가운데 아무 두 선을 서로 바꿔 연결합니다.
외우는 요령'셋 중 둘만 바꾼다'. 세 선을 모두 바꾸면 방향이 그대로입니다.
Y-Δ 기동
기동할 때는 Y결선, 속도가 오르면 Δ결선으로 바꾸는 기동 방법입니다. 기동 전류와 기동 토크가 모두 직접 기동의 1/3 로 줄어듭니다.
외우는 요령'와이델타는 셋으로 나눈다'. 전류도 토크도 1/3 입니다.
단상 유도전동기 기동 토크 순서
기동 토크가 큰 순서는 반발 기동형 > 콘덴서 기동형 > 분상 기동형 > 셰이딩 코일형입니다.
외우는 요령'반·콘·분·셰'로 앞 글자만 따서 외우세요.
자주 나오는 포인트
- 슬립과 동기속도를 주고 회전속도를 구하는 계산이 단골입니다.
- Y-Δ 기동에서 기동 전류만 1/3 이고 토크는 그대로라고 쓴 오답을 조심하세요. 둘 다 1/3 입니다.
- 회전 방향을 바꾸는 방법으로 '세 선을 모두 바꾼다'는 오답 선지가 나옵니다.
- 단상 유도전동기 기동 토크 순서를 섞어 놓은 문제가 자주 나옵니다.
대표 문제 3개
검수를 마친 예상문제 가운데 이 단원의 대표 문제입니다.
문제 1. 3상 유도전동기의 회전 방향을 반대로 바꾸려면 어떻게 해야 하는가?
- ① 전원 전압을 낮춘다.
- ② 전원 주파수를 높인다.
- ③ 전원 3선을 모두 차례로 옮겨 연결한다.
- ④ 전원 3선 중 2선을 서로 바꿔 연결한다.
▼ 정답과 해설 보기▲ 정답과 해설 접기
정답: ④ 전원 3선 중 2선을 서로 바꿔 연결한다.
핵심: 3상 유도전동기 역회전: 전원 3선 중 2선을 바꾼다
3상 유도전동기는 세 전선에 들어오는 전기의 순서(상회전 방향)에 따라 회전 자기장이 도는 방향이 정해집니다. 세 선 중 아무 2선이나 서로 바꾸면 순서가 뒤집혀 반대로 돕니다.
틀린 선지
- ① 전압을 낮추면 힘(토크)이 약해질 뿐 방향은 그대로입니다.
- ② 주파수를 높이면 속도가 빨라질 뿐 방향은 그대로입니다.
- ③ 3선을 모두 차례로 옮기면(R→S, S→T, T→R) 순서가 그대로여서 회전 방향이 바뀌지 않습니다.
문제 2. 4극, 60Hz인 3상 유도전동기가 슬립 5%로 운전하고 있다. 이때 회전속도는 몇 rpm인가?
- ① 90rpm
- ② 1620rpm
- ③ 1710rpm
- ④ 1800rpm
▼ 정답과 해설 보기▲ 정답과 해설 접기
정답: ③ 1710rpm
핵심: 회전속도 N = (1 − 슬립) × 동기속도
유도전동기는 회전 자기장(동기속도)보다 조금 느리게 돕니다. 얼마나 느린지를 나타내는 비율이 슬립입니다.
- 동기속도: Ns = 120 × f ÷ P = 120 × 60 ÷ 4 = 1800rpm
- 슬립 5% = 0.05
- 회전속도: N = (1 − 0.05) × 1800
- 0.95 × 1800 = 1710
- 답: 1710rpm
틀린 선지
- ① 90rpm: 동기속도보다 느려진 만큼의 속도(1800 × 0.05)입니다.
- ② 1620rpm: 슬립을 10%로 계산한 값입니다.
- ④ 1800rpm: 동기속도입니다. 유도전동기는 동기속도로 돌 수 없습니다.
문제 3. 3상 유도전동기를 Y-Δ 기동할 때, 기동 전류와 기동 토크는 Δ결선으로 직접 기동할 때의 각각 몇 배가 되는가?
- ① 기동 전류 1/3배, 기동 토크 1/3배
- ② 기동 전류 1/3배, 기동 토크 1/√3배
- ③ 기동 전류 1/√3배, 기동 토크 1/3배
- ④ 기동 전류 1/√3배, 기동 토크 1/√3배
▼ 정답과 해설 보기▲ 정답과 해설 접기
정답: ① 기동 전류 1/3배, 기동 토크 1/3배
핵심: Y-Δ 기동: 기동 전류도 1/3, 기동 토크도 1/3
Y-Δ 기동은 출발할 때만 Y결선으로 연결했다가 속도가 오르면 Δ결선으로 바꾸는 방법입니다. 큰 기동 전류를 줄이기 위해 씁니다.
- Y결선으로 하면 코일 하나에 걸리는 전압이 1/√3 로 줄어듭니다.
- 전원에서 들어오는 기동 전류는 1/3 로 줄어듭니다.
- 토크는 전압의 제곱에 비례하므로 (1/√3)² = 1/3 로 줄어듭니다.
즉 전류와 토크가 둘 다 1/3 입니다.
틀린 선지
- ②, ③, ④ 1/√3 로 줄어드는 것은 코일 하나에 걸리는 전압입니다. 선전류와 토크는 모두 1/3 입니다.