공정 제어 보고서 Y결선,델타결선,유도전동기

문서 내 토픽

1. Y 결선

Y 결선은 성형 결선이라고도 한다. 가운데 중성점을 기준으로 별처럼 뻗어있는 형식이다. Y 결선은 한 선을 타고 상에서 선으로 쭉 넘어가기 때문에 상 전류와 선 전류는 동일하다. 단지 전압이 2개의 선간 전압이 나뉘어져서 오기 때문에 상 전압 = √3 선간 전압의 차이가 난다. Y 결선과 델타 결선의 장점은 기동 시 급작스런 부하로 모터 샤프트나 베어링에 충격이 덜해 기동 피크를 줄일 수 있으며, 주로 용량이 큰 3kW 이상 전동기에서 채용한다. 단점으로는 낙차 수두가 매우 큰 수중 펌프나 흡입 수두가 큰 곳에서 사용하기 어려우며, 결선이 순수 Y 결선만 할 때보다 복잡해진다는 것이다.
2. 델타 결선

델타 결선(Δ 결선)은 환상 결선이라고도 한다. Y 결선과 반대로 상 전압이 2개의 점 사이의 전압이고 그대로 선간 전압이 뻗어져 나가기 때문에 상 전압과 선간 전압은 동일하다. 오히려 선간 전류가 2개의 선이 모여서 뻗어 나가기 때문에 선 전류 = √3 상 전류가 된다. 일반적으로 소비되는 전력을 구할 때는 상이 아닌 선간에서 측정을 한다. 그래서 피상 전력을 구한다고 했을 때 상에서의 피상 전력 = 3 * 상 전압 * 상 전류이고, 선간의 피상 전력 = √3 * 선간 전압 * 선 전류이다.
3. Y-Δ 결선 기동 회로

Y-Δ 기동 회로는 기동 시 전류가 Y에서 1/3 작기 때문에 사용한다. 먼저 Y에서 상 전압을 임피던스로 나누어서 선 전류를 구하고, Δ에서 상 전류에 √3배를 해주어서 선 전류 공식을 뽑아내서 그 식 2개를 Y에서 Δ로 나누어주면 1/3이 된다. Δ 결선은 코일을 매우 정교하게 3개의 상에 동일하게 감아야 한다.
4. 와이델타 회로로 모터 기동 및 운전

모터를 기동할 때는 정상 운전 때보다 6~7배 정도의 높은 전류가 필요하게 되어 모터 코일이 손상될 확률이 높다. 이를 방지하기 위해 와이 기동, 델타 운전 방식을 사용한다. 먼저 모터를 와이 결선으로 기동한 후 일정 시간이 지나 기동 전류가 낮아질 때 델타 회로로 바꾸어 운전한다. 와이 결선 시에는 정상 운전 전류의 1/3 전류만 흐르므로 코일 손상을 막을 수 있다. 다만 토크도 1/3로 줄어들기 때문에 일정 기간 후 델타 회로로 운전한다.
5. 와이델타 결선의 주의점

하루에 몇 회 이상 On/Off를 반복하는 대용량 전동기는 와이델타 방식을 사용하지 않는 것이 좋다. 너무 잦은 On/Off는 전자 접촉기의 수명을 단축시켜 잦은 유지보수 작업이 필요하기 때문이다. 이러한 경우에는 가격이 비싸더라도 리액터 기동법을 고려해 보아야 한다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. Y 결선

Y 결선은 3상 유도 전동기에서 많이 사용되는 결선 방식 중 하나입니다. Y 결선은 3상 권선을 중성점에 연결하여 선간 전압과 상 전압의 비가 √3:1이 되는 특징이 있습니다. 이를 통해 전동기의 효율과 토크 특성을 향상시킬 수 있습니다. 또한 Y 결선은 전동기의 기동 전류를 감소시켜 기동 토크를 높일 수 있다는 장점이 있습니다. 하지만 Y 결선은 선간 전압이 높아 절연 문제가 발생할 수 있으므로 이에 대한 고려가 필요합니다. 전동기의 용량, 운전 조건, 부하 특성 등을 종합적으로 고려하여 Y 결선의 적용 여부를 결정해야 할 것입니다.
2. 델타 결선

델타 결선은 3상 유도 전동기에서 많이 사용되는 또 다른 결선 방식입니다. 델타 결선은 3상 권선을 서로 직렬로 연결하여 선간 전압과 상 전압이 같은 특징이 있습니다. 이를 통해 전동기의 기동 전류를 감소시킬 수 있으며, 선간 전압이 낮아 절연 문제가 상대적으로 적습니다. 또한 델타 결선은 Y 결선에 비해 토크 특성이 우수하여 부하가 큰 경우에 적합합니다. 하지만 델타 결선은 기동 토크가 Y 결선에 비해 낮은 편이므로 기동 부하가 큰 경우에는 적합하지 않을 수 있습니다. 따라서 전동기의 용량, 운전 조건, 부하 특성 등을 고려하여 델타 결선의 적용 여부를 결정해야 할 것입니다.
3. Y-Δ 결선 기동 회로

Y-Δ 결선 기동 회로는 3상 유도 전동기의 기동 특성을 향상시키기 위해 사용되는 회로입니다. 이 회로는 기동 시에는 Y 결선으로 연결하여 기동 전류를 감소시키고, 일정 속도에 도달하면 Δ 결선으로 전환하여 정격 운전을 하는 방식입니다. Y 결선은 기동 토크가 낮지만 기동 전류가 작고, Δ 결선은 기동 토크가 크지만 기동 전류가 큰 특성을 가지고 있습니다. Y-Δ 결선 기동 회로는 이러한 특성을 활용하여 기동 전류를 감소시키면서도 충분한 기동 토크를 확보할 수 있습니다. 이를 통해 전동기의 기동 성능을 향상시킬 수 있으며, 전력 공급 장치의 용량 감소와 전압 강하 방지 등의 효과를 얻을 수 있습니다.
4. 와이델타 회로로 모터 기동 및 운전

와이델타 회로는 3상 유도 전동기의 기동 및 운전을 위해 사용되는 대표적인 회로 중 하나입니다. 이 회로는 기동 시에는 Y 결선으로 연결하여 기동 전류를 감소시키고, 일정 속도에 도달하면 Δ 결선으로 전환하여 정격 운전을 하는 방식입니다. Y 결선은 기동 토크가 낮지만 기동 전류가 작고, Δ 결선은 기동 토크가 크지만 기동 전류가 큰 특성을 가지고 있습니다. 와이델타 회로는 이러한 특성을 활용하여 기동 전류를 감소시키면서도 충분한 기동 토크를 확보할 수 있습니다. 이를 통해 전동기의 기동 성능을 향상시킬 수 있으며, 전력 공급 장치의 용량 감소와 전압 강하 방지 등의 효과를 얻을 수 있습니다. 또한 와이델타 회로는 전동기의 운전 중 부하 변동에 따른 토크 특성 변화를 효과적으로 제어할 수 있어 다양한 산업 현장에서 널리 사용되고 있습니다.
5. 와이델타 결선의 주의점

와이델타 결선을 사용할 때에는 다음과 같은 주의점들을 고려해야 합니다. 첫째, 기동 시 Y 결선에서 Δ 결선으로 전환할 때 전압 변화로 인한 전동기 과전류 및 토크 변동이 발생할 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 기동 시 Y 결선에서 Δ 결선으로 전환하는 시점을 적절히 조절해야 합니다. 둘째, 와이델타 결선은 기동 시 Y 결선으로 연결되므로 기동 토크가 상대적으로 작습니다. 따라서 기동 부하가 큰 경우에는 와이델타 결선이 적합하지 않을 수 있습니다. 셋째, 와이델타 결선에서는 선간 전압이 상 전압의 √3배가 되므로 절연 문제에 유의해야 합니다. 전동기의 절연 등급과 운전 환경을 고려하여 적절한 결선 방식을 선택해야 합니다. 넷째, 와이델타 결선 시 기동 시간이 길어질 수 있으므로 기동 시간 및 기동 전류 특성을 면밀히 검토해야 합니다. 이와 같은 주의점들을 고려하여 와이델타 결선을 적용한다면 전동기의 기동 및 운전 성능을 효과적으로 향상시킬 수 있을 것입니다.

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