Top 28 농형 유도 전동기 구조 Quick Answer

KR100820180B1 – 농형 유도전동기의 회전자
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  개선된 제1,2 회전자슬롯을 갖는 농형 유도전동기의 회전자가 개시된다. 농형 유도전동기의 회전자는, 각기 다른 모양을 갖는 다수의 제1 회전자슬롯들과 제2 회전자슬롯들이 가장 자리를 따라 방사형으로 교차하여 배치되는 강판을 제1 회전자슬롯과 제2 회전자슬롯이 각각 축 방향을 따라 연속되도록 다수 개 적층 하여 이루어지는 회전자 철심을 포함한다. 회전자 도체는 각각의 상기 제1 회전자슬롯과 제2 회전자슬롯에 제공되어 유기된 전류와 자속의 상호 작용에 의해 토크를 발생시킨다. 엔드링은 회전자 도체의 양단에 서로 연결되어 하나의 회로를 구성한다. 이러한 구조로 인하여, 고기동 토크, 저기동 전류의 특성을 갖는 유도전동기 등에 적용할 수 있다.

  농형, 유도 전동기, 회전자, 고정자

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농형 3상 유도전동기

농형 3상 유도전동기(籠型三相誘導電動機)는 3상 교류로 회전자계를 생성하여, 도체의 양단을 모두 단락시킨 ‘농형 구조’로 농형 회전자를 이용한 전동기이다.

구조 [ 편집 ]

농형 회전자의 개념도

전동기 회전자 형상은 축 위에 장착된 실린더이다. 내부적으로는 길이 방향의 도체 바 (일반적으로 알루미늄Al 또는 구리Cu)홈으로 설정하고 케이지와 같은 모양을 형성하는 단락 링으로 양쪽 끝에 연결하는 것이 포함되어 있다.[1]

이론 [ 편집 ]

농형 삼상 유도전동기

유도 전동기의 고정자에서 계자 권선은 3상전류를 통해 회전 자계를 설정한다. 이 필드와 회전자 사이의 상대적인 운동은 도체 바에서 전류를 유도한다. 사실상 회전자가 자계 주위를 회전하지만 약간 느린 속도로 주위에서 이루어진다. 철심 전동기는 도체를 통해 자기장을 이루는 역할을 한다.

회전자의 자계가 시간에 따라 교류하기 때문에, 코어는 코어의 에너지 손실을 줄이기 위해 변압기 코어와 유사한 구성을 이용한다. 이것은 코어 순환 와전류를 줄이고, 절연 바니시로 구분되는 얇은 박판으로 이루어진다. 전동기 바의 형상 및 깊이는 유도 전동기의 속도 – 토크 특성을 다양화하는데 이용될수 있다. 표피 효과로 인해 유도 전류가 외측 가장자리에서 흐르기 쉽다.

전동기가 가속화하는 바와 같이, 슬립 주파수가 감소하고 굴곡의 큰 깊이에서 유도 전류가 흐른다.

특징 [ 편집 ]

삼상 전원에서, 양극을 바꾸면 정회전과 역회전을 바꿀 수 있다.

단상 유도전동기와 달리, 회전자계를 만들기 위한 장치가 필요없다(삼상 교류만으로 회전 자계를 발생시킬 수 있다).

권선형 삼상 유도전동기나 정류자 전동기와 비교했을 경우, 구조가 단순하고 저렴하다. 회전자에 절연부가 없어서 고열에 견딜 수 있으므로 고속역에서의 과부하에 강하다. 브러쉬나 슬립 링과 같은 마모·접촉 통전 부분이 없기 때문에, 보수가 간단하고 견고하다(몇 년간의 연속 운전이 가능). 반면, 시동 토크가 작고 회전속도의 조정 범위가 좁다.

권선형유도전동기에 비해, 시동 토크가 작아, 대형 기기에서는 시동시의 돌입전류를 억제하기 위한 시동 장치가 필요하다.

특수한 사용법으로서, 전동기는 회전자계에 맞추어 축회전하려 하기 때문에, 2차측의 회전이 전동기 회전을 웃도는 경우에 전동기 회전에 맞추려는 힘이 발생하므로 브레이크로서도 사용할 수 있다.

같이 보기 [ 편집 ]

참조 [ 편집 ]

모터 – [1] 모터의 기본, 농형 유도 전동기와 권선형 유도 전동기

모터(전동기) 의 기본

개요

많은 산업설비, 공장, 발전소 심지어 아파트 기계실, 당신 가정에 있는 에어컨, 선풍기 에도 모터가 존재합니다. 모터에 고장이 발생하게되면 모터에 의해 구동되는 부하 들이 모두 정지되고, 이는 곧 업무정지, 생산라인의 중단 또는 급수 중단 등 막대한 손실을 입히는 결과를 야기합니다. 그만큼 모터를 잘 알고, 잘 관리해야 한다는 것이지요. 모터는 그만큼 중요하고 우리 삶 주위에 있습니다.

모터의 정의 및 종류

모터는 전기 에너지를 기계 에너지로 변환하는 회전 기계를 의미합니다. 모터의 종류는 다음과 같이 구분됩니다.

모터의 종류

모터 부하의 특성

모터의 용도는 다양합니다. 하이브리드 자동차나 전기자동차에 사용되기도 하고, 엘리베이터에 사용되어 층간 이동을 편하게 해줍니다. 펌프나 송풍기 등에 적용될 수도 있고, 압연기나 크레인, 컨베이어 등과 같은 산업설비에도 사용되고 있습니다. 다양한 쓰임 만큼, 각각의 Application에 따른 부하특성은 모두 다르게 됩니다. 따라서, 모터를 선정할 때에는 모터가 사용될 곳의 부하특성을 잘 이해하고 적용하여야 합니다.

일반적으로 모터의 부하를 구분 할때는 토크와 속도에 따른 특성곡선을 가지고 구분합니다. 아래와 같이 크게 3개의 특성으로 구분합니다.

– 정토크 특성 : 모터의 회전속도는 변하지만 이때 필요한 토크는 같습니다. 주로 인쇄기, 컨베이어, 엘리베이터 등이 해당합니다.

– 정출력 특성 : 모터의 회전속도에 따라 이때 필요한 토크는 감소합니다. 주로 토크는 계수비례 하여 속도에 반비례 하는 경향을 가집니다. 주로 윈치나 절삭 공작기구 등이 해당합니다.

– 저감토크 특성 : 모터의 회전속도가 증가함에 따라 토크와 출력은 이의 2승과 3승에 비례하여 증가합니다. 주로 펌프나 송풍기류가 해당합니다.

정토크 특성을 가지는 부하에는 직류 분권 모터가, 정출력 특성을 가진 부하에는 직류 직권 전동기가, 저감토크특성을 가진 부하에는 권선형 유도 전동기가 잘 맞습니다.

출처 : 효성중공업 카탈로그

유도 전동기

유도전동기의 종류는 다음과 같습니다.

유도 전동기의 종류

농형 유도 전동기 입니다. 상대적으로 짧습니다. 권선형 유도 전동기 입니다. 상대적으로 깁니다.

권선형 유도 전동기는 브러쉬와 슬립링을 구조적으로 가지고 있기 때문이 길어 보입니다. 출처 : 효성중공업 모터 카탈로그

농형유도전동기 (Squirrel Cage Induction Motor)

여러 방면에서 가장 널리 사용되며, 일반적인 전동기의 형태입니다. 구조가 간단하고 견고하며, 운전이 쉽고, 보수 및 수리가 간단하며, 가격이 저렴한 장점이 있습니다. 대부분의 모터들은 농형 유도 전동기입니다.

출처 : 위키피디아

출처 : 코드루덴스 블로그

농형유도전동기의 작동원리입니다. 고정자 권선에 전류를 교류를 흘리게 되면, 시계 혹은 시계 반대방향 (결선하기에 따름) 으로 회전하는 듯한 자기장이 형성됩니다. 이때 회전자에 구리막대 부분 (실제로는 구리선)에 기전력이 유도되고 (플레밍의 오른손 법칙), 다시 플레밍의 왼손 법칙에 따라 회전자를 회전 자기장의 회전방향을 따라 회전하게 만듭니다.

권선형유도전동기 (Wound-Rotor Induction Motor)

권선형유도전동기는 농형유도전동기의 회전자 부분에 슬립링과 브러시를 추가한 타입입니다. 권선형유도전동기는 시동특성이 우수하여, 시동시에 큰 토크를 필요로 하는 경우나 속도 제어가 필요한 경우에 주로 사용됩니다.

권선형유도전동기는 회전자 철심에 3상 권선을 감아 2차 권선으로 하고, 극 각 상 권선의 3개의 단자에는 축에 설치된 슬립링을 경유하여 브러시에 의해 2차 전류를 외부로 안내하는 구조로 되어 있습니다.

용도 : 기동시에 큰 토크가 필요한 경우, 부하의 GD^2 (플라이 휠 효과)가 커서 농형 유도 전동기에는 시동이 불가능한 경우. 빈번한 기동과 정지가 요구됨. 속도를 제어할 필요가 있는경우. 전원 용량이 작아 시동 전류에 의한 시동시 전압강하가 문제가 되는 경우.

출처 : www.eom.co.kr

위에서 설명한 그림에서 보신바와 같이, 농형 유도 전동기는 2차 권선 (회전자)의 양쪽 끝단이 단락(연결되어 있음을 의미) 되어 있으나, 권선형 유도 전동기는 슬립링과 브러쉬를 거쳐 2차 저항기로 상기 그럼과 같이 연결되어 있습니다. 2차 저항기의 크기를 바꾸어 토크와 속도를 제어할 수 있는 장점이 있습니다.

농형 유도 전동기 권선형 유도 전동기 장점 구조가 간단함 운전이 쉽고 보수 및 수리가 간단함 가격이 상대적으로 저렴함 기동전류가 작음 (100 ~ 150%) 농형보다 용량이 큼 기동토크가 큼 (300%) 단점 기동전류가 큼 (500 ~ 700%) 기동 토크가 작음 (150%) 농형 유도 전동기보다 구조가 복잡함 2차 저항 기동을 함

농형과 권선형 유도 전동기의 장단점 비교표

효성중공업 > 기술자료

◈ 유도 전동기(Induction Motor)란?

– 유도전동기는 고정자 권선에 전압을 인가하고 회전자에는 별도의 전압 인가없이 회전자 도체에 전압 및 전류가 유도되어 운전하는 방식 .

◈ 농형 유도 전동기(Squirrel cage induction motor)란?

– 농형 전동기란 일반적으로 가장 흔하게 쓰이는 고압전동기 형식 .

– 농형 전동기는 회전자에 동바 (Copper conductor) 를 삽입하며 고정자에 전압 , 전류가 인가되면 회전자 동바에 2 차 전압 , 2 차 전류가 형성 ( 유도 ) 되어 운전되는 방식 .

– 농형 전동기의 고정자 권선에 공급되는 전압 , 전류가 일정한 경우 , 회전자는 운전 중에 전류 , 전압 , 저항의 변화없이 동일한 운전 특성을 유지함 .

◈ 권선형 유도 전동기(Wound rotor induction motor)란?

– 농형 전동기의 회전자에 동바 대신 3 상 권선을 감아 2 차 권선으로 하고 Slip Ring 을 각 상 권선의 선단에 마련하여 Brush 를 중개하여 2 차 전류를 외부에 인도할 수 있게 한 전동기 .

– 2 차 저항의 크기를 바꾸어 토크와 속도를 제어할 수 있다 .

◈ 권선형 전동기의 장,단점(농형은 반대)

– 장점 : 기동 저항기 (Starting Resistor) 를 사용하여 2 차 저항을 조절하여 임의로 최대 , 최소 토크를 선택할 수 있다 .

– 단점 :

① 운전 시 손실이 크고 효율이 나쁘다 . 특히 감속 시 효율이 매우 떨어지며 외부 2 차 저항에서 큰 손실 발생 .

② Slip Ring, Brush 등에서 고장이 잦으므로 유지관리에 유의해야 하며 , Brush 마모로 인한 분진 발생이 있음 .

③ 위험 지역에서 사용 불가 .

④ 별도의 기동장치 (Starting Resistor) 가 필요 .

– 권선형 전동기는 고기동토크 또는 잦은 기동을 요구하는 부하가 아닌 경우 일반적으로 사용하지 않는다 .

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