3상 농형 유도전동기 실습 결과보고서

문서 내 토픽

1. 농형 유도전동기의 구조

3상 농형 유도전동기는 고정자 권선, 쿨링 팬, 농형 회전자의 단락 환, 고정자와 회전자 간의 공극으로 구성된다. 세 개의 분리된 고정자 권선은 와이결선으로 연결되며, 정격 전압 250V, 정격 전류는 측정값에 따라 0.7~1.2A 범위이다. 전동기의 정격속도는 약 1700~1800r/min이다.
2. 토크와 전류의 관계

유도기의 특성방정식에 의해 토크는 전류의 제곱에 비례한다. 실제 측정값을 토대로 그래프를 그려 이 관계를 확인했다. 토크 0.33~1.32N·m 범위에서 전류는 0.702~1.187A로 증가하는 경향을 보였다.
3. 토크와 회전속도의 관계

유도기의 특성방정식에 의해 토크와 회전속도는 특정한 관계를 갖는다. 실제 측정값에서 토크가 증가할수록 회전속도는 1775r/min에서 1678r/min으로 감소하는 경향을 보였으며, 이는 안정적인 운영 영역에 해당한다.
4. 무부하 운전 시 내부 부하 분석

토크가 0일 때 측정한 값은 실제 토크가 0이 아니다. 구동 전동기에서 대상 전동기로 동력이 전달될 때 마찰력 등으로 인해 부하가 발생한다. 실험에서 초기 토크 0.348N·m이 측정되어 내부 부하를 돌리기 위한 토크임을 확인했다.

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1. 농형 유도전동기의 구조

농형 유도전동기는 산업용 전동기 중 가장 널리 사용되는 형식으로, 그 구조적 단순성과 견고성이 큰 장점입니다. 고정자 권선과 회전자의 농형 도체로 이루어진 설계는 제조 비용을 낮추고 유지보수를 용이하게 합니다. 특히 회전자가 단순한 도체 막대와 단락환으로 구성되어 있어 기계적 강도가 우수하고 고속 운전에 적합합니다. 이러한 구조적 특성으로 인해 농형 유도전동기는 펌프, 팬, 컴프레서 등 다양한 산업 분야에서 신뢰성 있게 작동합니다. 다만 회전자 저항이 고정되어 있어 기동 토크 개선에 제약이 있다는 점은 개선이 필요한 부분입니다.
2. 토크와 전류의 관계

유도전동기에서 토크와 전류의 관계는 전자기 유도 원리에 기반하며, 일반적으로 토크는 회전자 전류에 비례합니다. 기동 시 회전자 속도가 0에 가까워 슬립이 크므로 회전자 전류가 매우 크게 흐르며, 이에 따라 기동 토크가 발생합니다. 정상 운전 중에는 슬립이 작아져 회전자 전류가 감소하고 토크도 감소합니다. 이러한 특성은 전동기의 안정적인 운전을 보장하지만, 기동 시 높은 전류로 인한 전력계통 영향을 고려하여 기동 방식을 선택해야 합니다. 토크-전류 특성을 정확히 이해하면 전동기 선정과 운전 최적화에 매우 유용합니다.
3. 토크와 회전속도의 관계

유도전동기의 토크-속도 특성곡선은 전동기의 운전 특성을 나타내는 가장 중요한 지표입니다. 기동 시점에서 최대 토크(풀다운 토크)를 발생시킨 후, 회전속도가 증가하면서 토크는 감소하는 특성을 보입니다. 정상 운전 영역에서는 토크가 거의 일정하게 유지되어 정속 특성을 나타냅니다. 이러한 특성은 부하의 종류에 따라 전동기의 안정성을 결정합니다. 정토크 부하에는 우수한 성능을 보이지만, 변토크 부하에 대해서는 운전점이 변할 수 있습니다. 토크-속도 특성을 고려한 적절한 전동기 선정이 에너지 효율과 시스템 안정성을 크게 향상시킵니다.
4. 무부하 운전 시 내부 부하 분석

무부하 운전 시 유도전동기는 외부 기계적 부하가 없음에도 불구하고 내부적으로 여러 손실이 발생합니다. 주요 내부 부하는 철손(히스테리시스 손실과 와전류 손실)과 마찰 손실입니다. 철손은 회전 자기장에 의해 철심에서 발생하며, 마찰 손실은 베어링과 공기 저항에서 발생합니다. 무부하 운전 시에도 이러한 손실을 보상하기 위해 전류가 흐르게 되며, 이는 전력 소비로 이어집니다. 무부하 전류는 주로 여자 전류 성분으로 구성되어 있습니다. 무부하 손실을 정확히 파악하면 전동기의 효율 평가와 에너지 절감 대책 수립에 중요한 기초 정보가 됩니다.