( 전동기 )교류 전동기

[임금]

교류전동기

교류전동기를 크게 나누면

① 유도전동기(誘導電動機),

② 동기전동기(同期電動機),

③ 정류자전동기(整流子電動機) 등으로 분류된다. 어느 전동기나 대개 50∼60Hz(사이클)의 교류를 전원으로 하지만 드물게는 수백 Hz 또는 그 이상으로 높은 주파수의 전원을 사용하는 예도 있다. 이것은 높은 회전속도를 얻고자 할 경우이다. ①은 대체적으로 정속도(定速度)이고, ②는 완전한 정속도이며, ③은 광범위한 가변속도(可變速度)인 특징을 가지고 있다. 그러나 이것은 다만 일정한 주파수의 전원에 의해 운전할 경우에만 한정된다.

전동기 의특징및 종류

1) 유도전동기

3상유도전동기는 바깥쪽의 고정자(固定子)와 안쪽의 회전자가 모두 얇은 강판(鋼板)으로 쌓아올려서 만들어져 있으며 거기에 각각 슬롯을 내고 있다. 고정자 슬롯에는 코일을 넣는다. 3상의 각 상(相)이 1개의 코일인 예는 없으며 적어도 몇 개의 코일을 사용하기 때문에 고정자의 슬롯수는 24, 36, 48, 64 … 등이며 많은 것은 수백에 달한다. 각 상의 코일은 공간에서 120°씩 이동시켜서 배치한다. 회전자에는 피복(被覆)되지 않은 동봉(銅棒)이나 알루미늄의 주물을 슬롯 속에 넣는 농형(籠型)이라 불리는 것과 3상권선으로 하는 권선형이 있다. 2극전동기는 2극의 회전자계를 발생하는 경우인데, 코일의 넓이를 반으로 줄이고 코일수를 2배로 하면 4극의 회전자기장을 발생한다. 코일의 폭을 더욱 좁혀서 6극과 8극 등을 만들 수 있으며 수십 극을 만드는 예도 있다. 극수가 많을수록 회전자기장의 속도가 늦어지며, 회전자의 속도도 이에 따라서 저속도로 회전한다. 고정자의 3상권선에 3상전압을 가하면 3상전류가 흘러들어서 회전자계를 만든다. 그 속도 Nn는 p를 극수(極數)로 f를 주파수로 하면 1분당 120f/p 회전이 된다. 회전자가 전기적으로 닫혀진 회로로 되어 있으면 회전자계에 의해서 발생한 회전자도체 속의 기전력(起電力) 때문에 전류는 흘러서 전동기로서 회전한다. 그 회전방향은 회전자기장의 방향과 같지만 회전자의 속도는 회전자기장의 속도보다 느리다. 이 차이를 슬립(slip)이라고 하는데 이 슬립의 값이 전동기의 동작에 끼치는 영향은 크다. 예를 들면 슬립이 0에 가까이 하면 출력은 0에 가까워진다. 일반적으로 규정출력을 낼 때의 슬립의 값은 회전자계 속도의 몇 % 정도이다. 이상과 같은 것은 회전자가 농형이든 권선형이든 마찬가지이다. 일반적으로 볼 수 있는 3상유도전동기는 농형으로 4극의 것이 많으며, 속도는 거의 1,500rpm이다. 농형전동기는 정속도(定速度)로 운전하는 데 적합하다. 권선형은 그 3상단자(三相端子)가 축에 설치된 집전링[集電環]과 브러시를 통해 외부로 나와 있다. 이 3상단자에 적당한 값의 저항을 연결함으로써 속도를 제어할 수 있고 또한 시동할 때의 유입전류를 적게 할 수 있으며, 더욱이 토크를 크게 할 수 있는 것이 특징이다. 농형전동기의 속도를 제어하는 방법은 여러 가지로 연구 ·검토되고 있지만 직류전동기처럼 자유로이 조정하기가 매우 어렵다. 소형 유도전동기는 단상 100 또는 200 V의 전압으로 사용되는 단상기이8?가정용 기기로서 세탁기·선풍기·냉장고·펌프 등을 예로 들 수 있다. 이것은 모두 단상유도전동기이고 출력은 750W 이하이며 회전자의 농형은 3상전동기와 거의 같은 구조이다. 고정자 쪽의 구성의 한 예는 주권선(主捲線)과 보조권선을 서로 공간적으로 90°벗어난 곳에 놓고, 전원전압은 주권선에는 직접 가하고 보조권선에는 콘덴서와 스위치를 통해서 가한다. 그 이유는 주권선만으로는 전압을 가해도 시동되지 않는 성질이 있으므로 보조권선을 두어 시동 토크를 만드는 것으로서, 더욱이 콘덴서를 넣음으로써 시동할 때의 특성을 좋게 할 수 있기 때문이다. 시동이 되어 회전자가 고속으로 회전하게 되면 보조권선이 없어도 회전이 계속되기 때문에 회전자측에 부착되어 있다. 운전 후 전원을 끊으면 회전자속도가 저하되어 정지하게 되는데 이 때는 스위치 K를 닫고 다음 시동에 대비한다. 시동 토크를 얻는 방법에는몇 가지가 있다. 운전 중의 회전자속도는 3상의 경우와 마찬가지로 120f/p 보다 수 % 가량 느리게 된다. 펌프용 회전자와 같이 고속회전이 요구되는 것으로는 2극이 사용되지만 그 밖의 것은 4극이 많다.

2) 동기전동기

동기전동기는 3상 대형 전동기에 널리 사용된다. 고정자 쪽은 3상유도전동기와 동일한 구조로 보아도 되지만, 회전자는 직류여자된 자극을 둔다. 정상으로 운전할 경우의 회전자속도는 전원 주파수가 일정한 한 120f/p로 된 일정값으로서, 이 값은 부하의 경중에 관계없이 완전히 일정하다는 점이 동기전동기의 특징이라고 할 수 있다. 또 직류여자를 어느 값으로 하면 역률(力率)이 1로 되어 동일한 입력으로 교류 쪽에서 흘러들어가는 전류를 최소값으로 할 수 있는 것도 특징이다. 이와 같은 역률 조정은 유도전동기로는 할 수 없다. 단상유도전동기의 고정자와 동일한 구성에서 회전자는 계자권선을 없애고 자극표면에 농형유도체를 둔 것이 단상동기전동기인데, 속도가 완전히 일정한 것을 필요조건으로 하는 특수용도에 사용된다.

교류전동기 종류

유동 전동기

3상유도전동기는 바깥쪽의 고정자(固定子)와 안쪽의 회전자가 모두 얇은 강판(鋼板)으로 쌓아올려서 만들어져 있으며 거기에 각각 슬롯을 내고 있다. 고정자 슬롯에는 코일을 넣는다. 3상의 각 상(相)이 1개의 코일인 예는 없으며 적어도 몇 개의 코일을 사용하기 때문에 고정자의 슬롯수는 24, 36, 48, 64 … 등이며 많은 것은 수백에 달한다.

각 상의 코일은 공간에서 120°씩 이동시켜서 배치한다. 회전자에는 피복(被覆)되지 않은 동봉(銅棒)이나 알루미늄의 주물을 슬롯 속에 넣는 농형(籠型)이라 불리는 것과 3상권선으로 하는 권선형이 있다. 2극전동기는 2극의 회전자계를 발생하는 경우인데, 코일의 넓이를 반으로 줄이고 코일수를 2배로 하면 4극의 회전자기장을 발생한다.

코일의 폭을 더욱 좁혀서 6극과 8극 등을 만들 수 있으며 수십 극을 만드는 예도 있다. 극수가 많을수록 회전자기장의 속도가 늦어지며, 회전자의 속도도 이에 따라서 저속도로 회전한다. 고정자의 3상권선에 3상전압을 가하면 3상전류가 흘러들어서 회전자계를 만든다. 그 속도 Nn는 p를 극수(極數)로 f를 주파수로 하면 1분당 120f/p 회전이 된다. 회전자가 전기적으로 닫혀진 회로로 되어 있으면 회전자계에 의해서 발생한 회전자도체 속의 기전력(起電力) 때문에 전류는 흘러서 전동기로서 회전한다. 그 회전방향은 회전자기장의 방향과 같지만 회전자의 속도는 회전자기장의 속도보다 느리다.

이 차이를 슬립(slip)이라고 하는데 이 슬립의 값이 전동기의 동작에 끼치는 영향은 크다. 예를 들면 슬립이 0에 가까이 하면 출력은 0에 가까워진다. 일반적으로 규정출력을 낼 때의 슬립의 값은 회전자계 속도의 몇 % 정도이다. 이상과 같은 것은 회전자가 농형이든 권선형이든 마찬가지이다. 일반적으로 볼 수 있는 3상유도전동기는 농형으로 4극의 것이 많으며, 속도는 거의 1,500rpm이다. 농형전동기는 정속도(定速度)로 운전하는 데 적합하다. 권선형은 그 3상단자(三相端子)가 축에 설치된 집전링[集電環]과 브러시를 통해 외부로 나와 있다. 이 3상단자에 적당한 값의 저항을 연결함으로써 속도를 제어할 수 있고 또한 시동할 때의 유입전류를 적게 할 수 있으며, 더욱이 토크를 크게 할 수 있는 것이 특징이다.

농형전동기의 속도를 제어하는 방법은 여러 가지로 연구 ·검토되고 있지만 직류전동기처럼 자유로이 조정하기가 매우 어렵다. 소형 유도전동기는 단상 100 또는 200 V의 전압으로 사용되는 단상기이며 가정용 기기로서 세탁기·선풍기·냉장고·펌프 등을 예로 들 수 있다. 이것은 모두 단상유도전동기이고 출력은 750W 이하이며 회전자의 농형은 3상전동기와 거의 같은 구조이다. 고정자 쪽의 구성의 한 예는 주권선(主捲線)과 보조권선을 서로 공간적으로 90°벗어난 곳에 놓고, 전원전압은 주권선에는 직접 가하고 보조권선에는 콘덴서와 스위치를 통해서 가한다. 그 이유는 주권선만으로는 전압을 가해도 시동되지 않는 성질이 있으므로 보조권선을 두어 시동 토크를 만드는 것으로서, 더욱이 콘덴서를 넣음으로써 시동할 때의 특성을 좋게 할 수 있기 때문이다. 시동이 되어 회전자가 고속으로 회전하게 되면 보조권선이 없어도 회전이 계속되기 때문에 회전자측에 부착되어 있다. 운전 후 전원을 끊으면 회전자속도가 저하되어 정지하게 되는데 이 때는 스위치 K를 닫고 다음 시동에 대비한다. 시동 토크를 얻는 방법에는몇 가지가 있다. 운전 중의 회전자속도는 3상의 경우와 마찬가지로 120f/p 보다 수 % 가량 느리게 된다. 펌프용 회전자와 같이 고속회전이 요구되는 것으로는 2극이 사용되지만 그 밖의 것은 4극이 많다.

동기 전동기

동기전동기는 3상 대형 전동기에 널리 사용된다. 고정자 쪽은 3상유도전동기와 동일한 구조로 보아도 되지만, 회전자는 직류여자된 자극을 둔다. 정상으로 운전할 경우의 회전자속도는 전원 주파수가 일정한 한 120f/p로 된 일정값으로서, 이 값은 부하의 경중에 관계없이 완전히 일정하다는 점이 동기전동기의 특징이라고 할 수 있다.

또 직류여자를 어느 값으로 하면 역률(力率)이 1로 되어 동일한 입력으로 교류 쪽에서 흘러들어가는 전류를 최소값으로 할 수 있는 것도 특징이다. 이와 같은 역률 조정은 유도전동기로는 할 수 없다. 단상유도전동기의 고정자와 동일한 구성에서 회전자는 계자권선을 없애고 자극표면에 농형유도체를 둔 것이 단상동기전동기인데, 속도가 완전히 일정한 것을 필요조건으로 하는 특수용도에 사용된다.

정류자전동기는 상당히 많은 종류가 있지만, 그 대부분이 역사적인 이름만 남기고 있으며, 현재 실용되고 있는 것은 그 종류가 적다. 직권전동기와 동일한 구성으로 단상교류전압을 가하는 것을 단상직권정류자전동기라 하며, 이것은 회전이 매우 빨라 수천 rpm 또는 그 이상의 높은 속도를 얻을 수 있으므로 가정용 전기청소기나 믹서·전기드릴 등에 사용된다. 그리고 단상직권기(單相直捲機)는 전기철도용 전동기로서도 사용될 수 있는 성질을 가진다.

3상전원에서 사용하는 정류자전동 3상 가운데는 3상분권전동기가 있으며 이것은 상당한 수가 실용되고 있다. 이 전동기는 바깥틀에 부착된 핸들의 조작으로 많은 브러시를 동시에 이동함으로써 속도를 대폭적으로, 그리고 자유롭게 바꿀 수 있기 때문에 속도 제어를 필요로 할 경우에 사용된다. 속도를 자유롭게 변경할 수 있는 점은 직류전동기와 유사하지만 전원을 얻는 것은 직류의 경우보다 손쉽다. 그러나 브러시의 수가 많으므로 이것의 손모 등 관리상의 문제점이 직류기보다 많다.

계자 궈선이 있당...