32. 3상 유도 전동기의 회전방향

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담당자: 정국진

목차

가. 목 적

  • 3상 전동기에서 회전 방향과 속도에 미치는 요인들을 확인한다.

나. 사전질문

1. 고정자 배선에서 3선 중 2선을 매번 바꾸면 이때 회전 방향에 어떤 현상을 가져오는가?
2. 농형 유도전동기의 회전자에는 직접적 전원의 투입이 없으나 농형의 봉에는 전류가 발생되었다. 이 전류의 원인에 대하여 설명하라. 만약, 회전자계(동기속도)로 유도 전동기의 회전자를 돌리면 회전자 전류에 어떤 현상이 일어나는가?
3. Slip 속도는 동기속도와 회전자 속도의 차이인데, 우선 동기속도를 계산하라.(IM-100은 4극 전동기임)
Ns = \frac{{120 \times f}}{P} (Ns=동기속도, f=주파수, P=극수)
다음은 Slip 속도를 계산하라.
Slip 속도 = 동기속도 - 회전자 속도
Slip%는 동기속도와 Slip속도의 비다.(%Slip=Slip속도 동기속도×100)
시험한 Motor가 무부하로 운전되었을 때 Slip%는 얼마나 되었는가?

다. 기계 기구 및 재료

  • IM-100 3상 유도 전동기
  • 208V 3상 교류 교정 전원
  • MGB-100-DG 고정틀
  • HT-100A 회전계

라. 예비지식

3상 유도 전동기들의 고정자는 엷은 규소강판을 겹쳐 마치 통쇠로 된 것 같이 보인다. 이 철심은 고정자 권선이 장착되도록 홈이 파여져 있다.
이 고정자에는 凸로 된 자극은 없다. 고정자 권선들은 Coil group 형태로 감겨져 있다. 각 Coil group들에 전류가 흐르면 한쌍의 자극이 생기게 된다. 이 Coil Group들은 서로 일정하게 간격을 이루어서 고정자에 고정되어 있다. 2극 전동기는 한상에 한 개씩의 Coil Group이 감겨 있고, 자극은 항시 한 쌍으로 되기 때문에 2극은 가능한 극수중 최저 극수이다.
각 Coil Group은 3상 중에서 어느 한상에 결선되고 B 상의 정현파는 전기각도로 A상보다 120도 늦는다. 각상에 흐르는 교류의 시간적 위상차와 권선 자체의 공간적 위치의 교묘한 차이로 인해서 세 가지의 상에서 발생하는 자속의 합성은 시간에 대해 동기속도로 회전하는 회전자계를 발생한다. 동기속도는 고정자 권선의 극수에 의해서 영향을 받는데 기본적으로 2극기는 전기적인 한사이클의 변화와 전동기의 한바퀴의 회전이 일치하는 구조를 가지고 있다. 만약에 4극기라고 하면 기계적으로 한바퀴 회전 할 때 전기적으로는 두 사이클의 변화가 발생하는 것이다. 따라서 동기속도는 극수와 주파수를 가지고 결정할 수 있게된다.
Ns = \frac{{120 \times f}}{P}
2극 Motor는 S = 120×60/2 = 3600 RPM
유도 전동기는 (농형 또는 권선형) 정확하게 동기속도로만큼 빠른 속도에 이를 수는 없다. 즉 정지상태로부터 동기속도에 이르는 범위에서 운전이 가능하게 되는데, 동기속도와 회전자 속도간의 차이는 Slip 속도 또는 단순히 Slip이라고 부른다. 아래와 같은 식을 이용하여 Slip%를 계산 할 수 있다.
Slip% = (동기속도 - 회전자 속도)/동기속도×100
다음의 개념적인 내용을 이해하고 실험을 진행해야 한다.
1. 3상 전동기의 고정자에서 발생되는 회전자계의 발생에 대하여 설명하라.
2. 원하는 회전방향으로 돌게끔 3상 전동기를 잘 결선해 보아라.

마. 주의사항

1. 안전수칙을 숙지할 것.
2. 작업지시서를 숙지할 것.
3. 정격치를 초과하지 말 것.
4. 극성에 주의할 것.
5. 감전에 주의할 것.
6. 결선후 지도 교수의 확인을 받은 다음 전원을 투입할 것.

바. 회로도

사. 실험 실습 순서

1. 고정틀에 Motor를 고정시킨다.
2. 도면 12-1과 같이 Motor를 결선하고, 주의할 것은 A상 전원은 반드시 Motor 단자 L1에 결선하고 B는 L2,L3에 각각 결선한다. 또 주의할 것은 T1단자는 A단자, T2는 B단자, T3는 C단자에 연결한다.
3. Motor SW를 넣고 바른 편에서 본 회전방향을 도면 TEST RESULT A 에 기입한다.
4. Motor 전원을 끄고
5. 아래와 같이 고정자를 다시 결선한다. T3가 C에 결선된 것만 놓아두고, T1을 B로, T2를 A로 서로 바꾸어 결선해 본다.
6. 차례(3)을 되풀이 해 보고 도면 B에 기입하면 Motor SW를 OFF한다.
7. 고정자 결선을 아래와 같이 다시 해본다. T1과 B의 결선은 그대로 두고, T2를 C로 T3를 A로 서로 바꾸어 결선한다.
8. 차례(3)을 되풀이 해보고 도면 C에 기입한다.
9. 고정자 결선을 아래의 방법대로 다시 결선한다. T3와 A는 그대로 두고, T1을 C로 T2를 B로 서로 바꾸어 결선한다.
10. 차례(3)을 되풀이 해보고 도면 D에 기입하라.
11. 고정자 결선을 아래 방법대로 다시 연결하고 T1과 C 결선은 그대로 두고 T2를 A, T3를 B에 C결선은 그대로 두고 T2를 A, T3를 B에 바꾸어 결선해 본다.
12. 차례(3)을 되풀이 해보고 도면 E에 기입하라.
13. 고정자 결선을 아래 방법대로 다시 결선하라. T3와 B는 그대로 두고, T1을 A로 T2를 C로 서로 바꾸어 결선한다.
14. 차례(3)을 되풀이 해보고 도면 F에 기입하라.
15. T1과 결선을 그대로 두고 다른 2개의 선은 서로 바꾸어 결선하면 도면 12-1과 같은 결선이 된다.
16. Motor SW를 ON하고 무부하시 속도를 측정하여 TEST RESULT에 기입하라.
17. 모든 SW SMS 끄고 결선도 푼다.

아. 사후질문

33. 3상 전동기에서 회전자계자가 왜 이루어 지는가?

1. 회전자 Coil에 DC를 공급하였기 때문에
2. DC를 고정자에 공급하였기 때문에
3. 3개의 상이 다른 전압을 고정자에 가하였기 때문에

34. 가령, 고정자 권선인 B상을 좌측에 있는 A상에 연결하면 고정자계는 어떻게 되는가?

1. 바른쪽으로 회전한다
2. 좌측으로 회전한다
3. 순서대로 회전한다
개인 도구