유도전동기

유도전동기 (誘導電動機, induction motor)

   

   ① 고정자(stator)와 회전자(rotor)로 구성되어 있으며, 고정자 권선(捲線, winding)이

        삼상인 것과 단상인 것이 있다. 삼상 고정자 권선에 교류가 흐를 때 발생하는

        회전자기장(rotating magnetic field)에 의해서 회전자 에 토르크가 발생하여

        전동기가 회전하게 된다. 그러나 단상 고정자 권선에서는 교류가 흐르면 교번

        자기장 (alternating magnetic field)만이 발생되어 회전자에 기동 토르크가 발생

       하지 않아서 별도의 기동장치가 필요하게 된다.

 

   ② 직류 전동기가 정류기를 통하여 전원에 연결되는 것과는 달리 유도전동기는

       전원에 바로 연결된다.

 

   ③ 직류 전동기가 Brush를 필요로 하는 것과 달리 대부분의 유도 전동기는

      브러쉬가 필요없다.

   ④ 세계에서 가장 많이 사용되는 전동기이다.

   ⑤ 구조가 간단하고 튼튼하며 염가이고 취급이 용이하다.

   ⑥ 원래 정속도(constant speed) 전동기이지만 가변속 으로도 사용되고 있다.

   ⑦ slip이 있다.

 

원리

   

    유도 전동기의 회전 원리는 Arago의 원판의 실험에서 발전하였다.

  아래 그림과 같이 회전 가능한 도체 원판 위에서 자석의 N극을 시계 방향으로 회전

  시키면 상대적으로 원판은 자기장 사이를 반시계 방향으로 움직이는 것과 같다.

  (그림 왼쪽)

  따라서 플레밍의 오른손 법칙에 따라 원판의 중심으로 향하는 기전력이 유도된다.

  (그림 가운데)

  이 기전력에 의한 맴돌이 전류가 흐르고, 이 전류에 의해 플레밍의 왼손 법칙에

  따라 원판은 전자기력을 받아 시계 방향으로 회전한다.(그림 오른 쪽) 

   즉, 원판은 자석이 회전하는 방향과 같은 방향으로 움직인다. 이 때, 원판은 자석

  보다는 빨리 회전할 수는 없다. 또한, 원판이 자석과 같은 속도로   회전한다면 원판이

  자석의 자기장을 쇄교할 수(자를 수)없으므로 원판은 반드시 자석보다 늦게 회전한다.

  자석을 회전시키는 대신에 3상 교류로 회전자기장을 만들어 주면, 같은 원리로 원판은

  회전한다.

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농형(籠形) 유도전동기(squirrel cage induction motor)

  

   ① 회전자는 구리나 알루미늄 환봉을 도체 철심 속에 넣어서 그 양쪽 끝을 원형

       측판(shorting ring)에 의해서 단락시킨 것으로, 그 모양이 마치 다람쥐 쳇바퀴처럼

       생겼다하여 squirrel cage라고 한다.

 

   ② 회전자의 구조가 간단하고 튼튼하며 운전 성능이 좋으므로 건축설비에 쓰이는

       대부분의 삼상 전동기는 농형이다.

 

   ③ 기동시에 큰 기동전류(전부하 전류의 500 - 650 %)가 흐르는 것이 단점이며,

       이 단점 때문에 권선이 타기 쉽고 공급전원에 나뿐 영향을 끼친다.

 

   ④ 기동 토르크는 전부하 토크의 100 - 150 % 정도이다.

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직류전동기

 

    자기장 중에 놓인 도체에 직류 전류를 흘리면 플레밍의 왼손법칙에 의해 도체에

    전자력이 발생하여 회전하게된다.

    직류 전동기는 속도제어가 용이하기 때문에 전철, 엘리베이터, 압연기 등과 같이

    속도 조정이 필요한 경우에 널리 이용된다.