공정 제어 보고서 Y결선,델타결선,유도전동기

문서 내 토픽

1. 유도 전동기의 스타 델타 (Y-Δ) 기동법

유도 전동기의 스타 델타 (Y-Δ) 기동법은 유도 전동기의 기동 시 고정자 권선을 스타 결선 (Y 결선)으로 하고 유도 전동기가 회전 가속되면 스타 결선을 델타 결선 (Δ 결선)으로 전환하여 운전하는 기동법입니다. 이 방법을 사용하면 기동 전류를 1/3로 제한할 수 있으며, 기동 토크도 1/3로 줄일 수 있습니다.
2. 유도 전동기의 스타 델타 기동 회로

유도 전동기의 스타 델타 기동 회로는 삼상 교류 전원에 유도 전동기 (고정자 권선)이 연결된 회로에서 스위치 ① 과 스위치 ② 를 통해 유도전동기 고정자 권선의 결선을 스타 결선과 델타 결선으로 전환할 수 있습니다. 스위치 ① 만 ON 하면 고정자 권선이 스타 결선이 되고, 스위치 ② 만 ON 하면 고정자 권선이 델타 결선이 됩니다.
3. 스타 델타 기동 시 기동 전류가 1/3로 줄어드는 이유

스타 델타 기동 시 기동 전류가 1/3로 줄어드는 이유는 다음과 같습니다. 스타 결선 시 각 상의 선 전류 IY는 선간 전압 V를 고정자 권선 임피던스 Z로 나눈 값의 1/√3배가 됩니다. 반면 델타 결선 시 각 상의 선 전류 IΔ는 선간 전압 V를 고정자 권선 임피던스 Z로 나눈 값이 됩니다. 따라서 스타 결선 시 각 상의 선 전류는 델타 결선 시의 1/3이 됩니다.
4. Y 결선의 특징

Y 결선은 변압기가 3대일 때 3상 전원을 도출하는 방법으로, 3상 4선이 됩니다. 전압은 380V 또는 220V가 사용 가능합니다. Y 결선의 중성점을 접지하면 제3고조파 등이 대지로 흘러 인근 통신선에 장애를 줄 수 있지만, 단절연 방식 채택, 고전압 결선에 적합, 순환전류 미발생, 이상전압 저감 등의 장점이 있습니다.
5. Δ 결선의 특징

Δ 결선은 변압기가 3대일 때 3상 전원을 도출하는 방법으로, 3상 3선이 됩니다. 전압은 380V만 출력되며 중성선인 N상은 없습니다. Δ 결선의 장점은 제3고조파 전류가 내부에서 순환하여 기전력 파형이 왜곡되지 않고, 1대 고장 시 V 결선으로 사용 가능하며, 각 상 전류가 선 전류의 1/√3이 되어 대전류에 적합합니다. 단점은 중성점 접지가 불가능하여 지락사고 검출이 곤란하고, 권수비 다른 변압기 결선 시 순환전류가 흐를 수 있습니다.

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1. 유도 전동기의 스타 델타 (Y-Δ) 기동법

유도 전동기의 스타 델타 기동법은 전동기 기동 시 발생하는 높은 기동 전류를 줄이기 위한 방법입니다. 이 기동법은 전동기를 시작할 때 스타 결선(Y 결선)으로 기동하여 전압을 낮추고, 일정 속도에 도달하면 델타 결선(Δ 결선)으로 전환하여 정격 전압을 인가하는 방식입니다. 이를 통해 기동 전류를 정격 전류의 약 1/3 수준으로 낮출 수 있습니다. 이 기동법은 전동기 기동 시 발생하는 전압 강하와 전력 손실을 줄일 수 있어 전동기 보호와 에너지 효율 향상에 효과적입니다. 또한 기동 토크 확보와 기동 전류 제한을 통해 전력 계통 안정성 향상에도 기여할 수 있습니다.
2. 유도 전동기의 스타 델타 기동 회로

유도 전동기의 스타 델타 기동 회로는 전동기 기동 시 스타 결선과 델타 결선을 자동으로 전환하는 회로입니다. 이 회로는 기동 스위치, 타이머, 접촉기 등으로 구성되며, 전동기 기동 시 먼저 스타 결선으로 기동하여 전압을 낮추고, 일정 시간 후 자동으로 델타 결선으로 전환하여 정격 전압을 인가합니다. 이를 통해 기동 전류를 줄이고 전동기 보호와 에너지 효율 향상을 도모할 수 있습니다. 스타 델타 기동 회로는 전동기 용량, 부하 특성, 전력 계통 상황 등을 고려하여 최적의 기동 시간을 설정해야 하며, 이를 위해 회로 설계 및 시운전 시 충분한 검토가 필요합니다.
3. 스타 델타 기동 시 기동 전류가 1/3로 줄어드는 이유

유도 전동기의 스타 델타 기동 시 기동 전류가 1/3로 줄어드는 이유는 다음과 같습니다. 유도 전동기는 기동 시 높은 기동 전류가 발생하는데, 이는 기동 토크를 확보하기 위해서입니다. 스타 결선에서는 전동기 권선이 Y 결선으로 연결되어 있어 전압이 낮아지고, 이에 따라 기동 전류도 낮아집니다. 반면 델타 결선에서는 권선이 Δ 결선으로 연결되어 정격 전압이 인가되므로 기동 전류가 증가합니다. 따라서 스타 결선에서 델타 결선으로 전환하면 전압이 √3배 증가하므로 전류도 √3배 증가하게 됩니다. 즉, 스타 결선 대비 델타 결선의 기동 전류는 약 3배 증가하게 되어, 전체적으로 기동 전류가 1/3로 줄어들게 됩니다. 이를 통해 전동기와 전력 계통을 보호할 수 있습니다.
4. Y 결선의 특징

Y 결선(스타 결선)은 유도 전동기의 권선을 직렬로 연결하여 중성점을 만든 결선 방식입니다. Y 결선의 주요 특징은 다음과 같습니다. 첫째, 상전압이 선간 전압의 1/√3배로 낮아져 기동 전류가 감소합니다. 이를 통해 전동기와 전력 계통을 보호할 수 있습니다. 둘째, 상전류가 선간 전류와 같아 권선 전류가 낮아집니다. 이는 권선 손실 감소로 이어져 효율 향상에 기여합니다. 셋째, 중성점이 존재하여 단락 사고 시 전압 강하가 작아 안정성이 높습니다. 넷째, 기동 토크가 낮아 부하가 큰 경우 적합하지 않습니다. 이러한 특징으로 인해 Y 결선은 기동 전류 제한이 필요한 경우나 효율 향상이 중요한 경우에 주로 사용됩니다.
5. Δ 결선의 특징

Δ 결선(델타 결선)은 유도 전동기의 권선을 병렬로 연결한 결선 방식입니다. Δ 결선의 주요 특징은 다음과 같습니다. 첫째, 상전압이 선간 전압과 같아 정격 전압이 인가되므로 기동 토크가 높습니다. 이를 통해 큰 부하를 가진 전동기에 적합합니다. 둘째, 상전류가 선간 전류의 1/√3배로 낮아져 권선 전류가 감소합니다. 이는 권선 손실 감소로 이어져 효율 향상에 기여합니다. 셋째, 중성점이 없어 단락 사고 시 전압 강하가 크므로 안정성이 낮습니다. 넷째, 기동 전류가 높아 전력 계통에 부담을 줄 수 있습니다. 이러한 특징으로 인해 Δ 결선은 기동 토크가 중요한 경우나 부하가 큰 경우에 주로 사용됩니다.

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