31. 단상 유도 전동기의 회전 방향

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담당자 : 조희환

목차

목 적

  • 단상 유도 전동기의 회전 방향과 속도에 관계되는 원인들을 안다.

사전 질문

1. 주 권선으로 부터 기동 권선을 바꾸었을 때의 영향은(차례5)?
2. 단상 농형 유도 전동기에서 회전 방향을 바꾸려면 어떻게 해야 하는지 설명하시오.
3. Slip 속도는 동기 속도와 실질적인 속도의 차이다. 무부하로 돌린 실험용 Motor의 Slip 속도는 어떠한가?
4. Slip의 %는 Slip의 속도와 동기 속도의 비이다. (% Slip = Slip속도/동기속도×100) 무부하로 돌린 실험 Motor의 Slip은 어떠한가?
5. 유도 전동기는 회전하기 위하여 반드시 Slip이 일어나는지 설명하라.

기계 기구 및 재료

  • MFM-100 단상형 유도 전동기
  • 120V 고정교류전원
  • HT-100A Tacho 회전계
  • MGB-100-DG 고정률

예비지식

단상형 유도 전도기 회전자는 엷은 철(규소강판)로 된 core로 되어 있다.
이러한 엷은 철판을 쌓아서 마치 통쇠로 된 것처럼 되어 있다.
여기에 바깥쪽으로 Aluminum봉과 양 끝으로는 Aluminum Ring을 박아 Short시켜 놓았으며 이를 회전자 권선이라 부른다.
고정자 권선에 전기를 공급하면 공간상에 동기속도로 회전하는 회전 자계가 발생하고 이 회전자계는 회전자를 끊게 되어 회전자 봉에는 맥동 전류가 유도 된:다.
이 유도 맥동 전류가 회전 자계와 상호 작용을 하여 회전자 맥동 토크가 생기게 된다.
회전자가 회전할 때는 토크 방향이 동일한 방향으로 작용한다.
문제는 회전자가 회전을 시작할 때이다.
간단하게 고정자 주권선에 전압을 공급한다면 회전자는 돌지 않는다.
물론 고정자의 교류전류를 유도하지만 회전자에는 동일하고 교번하는 맥동 토크가 생긴다.
혹시 손으로 회전자를 돌리면 회전자는 이때 토크가 평형 상태를 유지 못하고 손으로 돌린 방향에 대해서는 토크가 증가하게 되고 반대 방향으로는 토크가 감소하게 된다. 이러한 목적으로 전동기가 회전되게 하기 위하여는 고정자 주권선 사이에 보조 권선을 넣어 주게 된다.
이것은 고정자에 이동자계를 만들어 준 것과 같은 효과를 가져온다.고정자 주권선에 교류가 흐르기 직전 보조 코일에 흐르는 전류는 어느 순간에 최대로 되고, 회전 방향은 보조 권선의 극과 바로 인접한 주권선의 극이 동극이 되어서 이 방향으로 돌게 돈다. 물론 고정자에서 발생한 회전자계의 동기 속도는 주파수와 극수에 비례한다.
   이 식은
                    주파수              Speed는 RPM
       동기속도 =  --------   × 60  
                    극  수              F는 Hz
4극 Motor, 예를 들면 Hampden MFM-100은 120V/60Hz를 가하였을 때의 동기 속도가 1,800 RPM이 된다.
S=60/2×60 = 3,600/2 = 1,800RPM
회전자의 속도가 동기속도로부터 얼마나 벗어나 있는가를 표현하는 용어를 Slip이라고 한다. Slip은 회전자가 동기 속도로 회전하고 있을 때 0이고 정지했을 때가 1이된다.즉 1은 완전하게 동기속도로부터 멀어져 있는 속도 상태를 의미하고 1은 완전하게 동기속도로 회전하고 있는 속도 상태를 의미한다.
성공적인 실험을 위해서는 다음의 개념과 성질을 이해하고 있어야 한다.
1. 유도 전동기의 동작 설명을 하라.
2. 분상 전동기의 회전방향을 바꾸고 Slip을 계산하라.

주의사항

1. 안전 수칙을 숙지할 것.
2. 작업지시서를 숙지할 것.
3. 정격치를 초과하지 말 것.
4. 극성에 주의할 것.
5. 감전에 주의할 것.
6. 결선 후 지도 교수의 확인을 받은 다음 전원을 투입할 것.

실험 실습 순서

1. 고정률에 Motor를 고정하고 Coupling Guard를 장착한다.
2. 도면 8-1과 같이 결선한다.
3. 입력 전원을 넣고 Motor SW를 ON한다.
4. 바른 편에서 본 회전 방향을 알아 두었다가 도면 A에 시험결과를 표시한다.
5. SW를 끄고
6. 기동 코일 권선을 도면 8-2와 같이 바꾸고
7. Motor를 회전시키고, 이때의 회전 방향을 도면 B에 기입한다.
8. Motor SW를 OFF하고
9. 도면 8-3과 같이 주권선을 바꾼다.
10. Motor를 운전하여 이때의 회전 방향을 도면 C에 기입한다.
11. SW를 OFF한다.
12. 도면 8-4와 같이 가동 코일 권선을 먼저 처럼 바꾸어 결선한다.
13. Motor를 운전하여 이때의 회전 방향을 도면 D에 기입한다.
14. Motor SW와 교류 전원 SW를 끈다.
15. 교류 입력 전원선을 서로 바꾸어 본다.
16. 교류 전원 SW와 Motor SW를 ON한다. 이때의 회전 방향을 도면 D에 기입한다.
17. 무부하 때의 회전수를 TEST RESULT에 기입하고
18. 모든 SW는 OFF하고 배선을 푼다.


결 과

1.Figure A
2.Figure B
3.Figure C
4.Figure D
5.Figure E

사후질문

1. 단상 전동기의 회전 방향은?
1-1. 주권선의 자극으로부터 인접한 기동 권선 자극이 동극이기 때문에
1-2. 기동 권선 자극으로부터 인접한 주권선 자극이 같기 때문에
1-3. 양방향 다같이 설명하기 어렵다.
2. 단상 유도 전동기의 방향을 바꾸려면?
2-1. 입력 전원선을 서로 바꾼다.
2-2. 주권선과 기동 권선을 서로 바꾼다.
2-3. 회전자의 결선을 바꾼다.
3. 단상 유도 전동기에 필요한 것은?
3-1. 기동을 하기 위하여 보조 코일(기동코일)이 필요하다.
3-2. 회전하기 위하여 보조코일이 필요하다.
3-3. 기동 및 회전하기 위하여 보조코일이 필요하다.
4. 유도 전동기가 돌면?
4-1. 동기 쪽으로
4-2. 동기 속도 보다 빠르다
4-3. 동기 속도 보다 느리다
5. Slip에 대하여 술어를 써서 설명하라.
5-1. 동기 속도와 회전자 속도의 합임.
5-2. 동기 속도나 회전자 속도임.
5-3. 동기 속도와 회전자 속도의 차이다.
6. 주어진 영문 취급 설명서를 한글로 번역하라.
개인 도구