35. 권선형 유도전동기 III

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목차

1. 실습목적

  • 권선형 유도 전동기의 무부하,전부하 특성
  • 외부 가변 저항에 의한 속도조절

2. 개 요

3ø 회전자 권선의 세 끝(end)은 회전자 샤프트에 장착된 세개의 슬립으로 도출된다. 슬립링상의 브러쉬 베어링은 권선형 유도 전동기에서 중요한 역할을 한다. 브러쉬가 가변저항기를 지나게끔 연결함으로서, 농형전동기의 시동토크보다 높은 시동토크를 발생시킬 수 있다. 시동이 걸린 즉시 가감저항기의 전체 저항은 회전자 회로내에 유지되므로 최대 시동 토크를 얻을 수 있다.
전동기가 일반 작동 속도에 도달하면 가감저항기의 저항은 전동기가 전 속도에 이를 때까지 점차적으로 감소된다. 비록 권선형 유도 전동기의 시동 토크는 농형 유도 전동기의 시동 토크 보다 높지만 전속도에 이르면 농형 유도전동기보다 효율면에서 뒤떨어진다. 그 이유는 회전자 권선의 저항이 항상 농형전동기의 저항보다 높기 때문이다.
권선형 유도 전동기의 장점은 가변 속도능력(variable speed capability)에 있다. 가감저항기의 저항을 변화 시킴으로써 슬립의 퍼센트가 변화되어 결과적으로 전동기의 속도가 변화된다. 이 경우 전속도보다 낮은 속도에서의 작동은 그 전동기가 감소된 효율과 마력으로 작동됨을 의미한다. 뿐만 아니라 높은 회전자 저항으로 인해 부하가 변함에 따라 전동기의 속도는 변하기 쉽다.

3. 준 비 물

  • 권선형 유도 전동기 EMS 8231
  • 전기동력계 EMS 8911
  • 속도조절 가감저항기 EMS 8731
  • 삼상 전력계 EMS 8441
  • 전원공급장치(0-120/208V) EMS 8821
  • 교류전류계 EMS 8425
  • 교류전압계 EMS 8426
  • 회전속도계 EMS 8920
  • 리드선 EMS 8941
  • 타이밍 벨트 EMS 8942

4. 실 습

1. 다음의 실험을 실행한다.
a) 속도조절 가감 저항기의 구조를 살펴보자.
b) 세 가감 저항기의 arm은 각각 단자 1,2,3 으로 연결된다. 또, 가감저항기의 나머지 끝(end)은 내부적으로 함께 결선되어 단자 N으로 연결된다.
c) 세개의 가감저항기는 함께 연결되어 각 저항들을 한개의 조절손잡이에 의해 동시에 변화 시킬 수 있다.
d) 조절손잡이를 반시계방향으로 끝까지 돌릴 때 가감저항기의 저항은 0 오옴이다. 조절손잡이를 시계방향으로 끝까지 돌릴 때 각 가감저항기의 저항은 16 오옴이다.
2. 권선형 유도전동기, 전기동력계, 전력계, 속도조절 가감저항기, 전원공급장치, 교류 메타기를 사용하여 그림 32-1의 회로를 꾸민다.
caption
Fig. 32-1
이 순간은 전동기와 전기동력계를 커플링 시키지 말 것!
3. 다음의 실험을 실행한다.
a) 0 저항을 얻기위해 속도 가감저항기를 반시계 방향으로 끝까지 돌린다.
b) 전원을 켠후, 208Vac가 되도록 E₁을 조정한다. 전동기가 회전을 하여야 한다.
c) I₁,I₂,I₃,W₁,W₂속도를 측정하여 도표 32-1에 기록한다.
d) 전압을 0으로 돌린 후 전원을 끈다.
Table 32-1
TORQUE(lbf-in) I1(amps) I2(amps) I3(amps) W1(Watts) W2(Watts) SPEED(r/min)
0
3
6
9
12


4. 다음의 실험을 실행한다.
a) 타이밍 벨트를 사용하여 전동기와 전기동력계를 커플링시킨다.
b) 전기동력계의 조절손잡이를 반시계방향으로 끝까지 돌린다.
c) 입력 전압을 208Vac로 유지한 채, 도표 32-1에 열거한 각 토크에 대해 실습 3을 반복한다.
d) 전압을 0으로 돌린후 전원을 끈다.
5. 다음의 실험을 실행한다.
a) 최대 저항을 얻기위해 속도 조절 가감저항기의 손잡이를 시계방향으로 끝까지 돌린다.
b) 타이밍 벨트를 제거하여 전기동력계와 전동기를 분리시킨다.
6. 다음의 실험을 실행한다.
a) 전원을 켠후 208Vac이 되도록 E₁을 조정한다. 전동기가 회전을 하여야 한다.
b) I₁,I₂,I₃,W₁,W₂속도를 측정하여 도표 32-2에 기록한다.
c) 전압을 0으로 돌린후 전원을 끈다
7. 다음의 실험을 실행한다.
a) 타이밍 벨트를 사용하여 전동기와 전기동력계를 결선한다.
b) 전기동력계의 조절손잡이를 반시계방향으로 끝까지 돌린다.
Table 32-2
TORQUE(lbf-in) I1(amps) I2(amps) I3(amps) W1(Watts) W2(Watts) SPEED(r/min)
0
3
6
9
12
c) 입력전압을 208Vac로 유지한 채, 도표 32-2에 열겨한 각 토크에 대해 실습 6을 반복한다.
d) 9 lbf.in의 발생토크에 대해, 속도조절 가감저항기의 손잡이를 시계 방향으로부터 반시계 방향으로 끝까지 돌린다.
e) 전동기의 속도에 변화가 있는가?
f) 발생토크에 변화가 있는가?
g) 전압을 0으로 돌린후 전원을 끈다.
8. 다음의 실험을 실행한다.
a) 그림 32-2의 회로를 꾸민다. 전원공급장치의 3ø 고정출력 단자 1,2,3이 사용된다.
b) 전기동력계의 조절손잡이를 시계방향으로 끝까지 돌린다. (전동기의 최대 시동부하를 위해)
c) 속도조절 가감저항기의 손잡이를 시계방향으로 끝까지 돌린다.(최대 저항을 위해)
caption
Fig. 32-2
9. 다음의 실험을 실행한다.
a) 전원을 켠후, E₁,I₁,I₂,발생 시동토크를 신속히 측정한다. 전원을 끈다.
I₁= ______ Aac, I₂= ______ Aac, E₁= _____ Vac, 토크 = ______ lbf.in
b) 시동토크시 전동기의 피상전력을 계산하여라.
피상전력 = ____________ VA

5. 실습평가

1. 도표 32-1의 결과를 이용하여, 권선형 유도전동기의 무부하 특성을 계산하여라.
a) 평균전류 : ___________ Aac
b) 피상전력 : ___________ VA
c) 유효전력 : ___________ W
d) 무효전력 : ___________ var
e) 역 율 : ___________
2. 도표 32-1의 결과를 이용하여, 권선형 유도전동기의 9 lbf.in시 특성을 계산하여라
a) 평균전류 : ___________ Aac
b) 피상전력 : ___________ VA
c) 유효전력 : ___________ W
d) 무효전력 : ___________ var
e) 역 율 : ___________
f) 마 력 : ___________ hp
g) 효 율 : ___________ %
3. 실험 9와 도표 32-2의 결과를 이용하여 다음의 비율을 계산하여라.
a) 전부하 전류에 대한 시동전류 : __________________
b) 전부하 토크에 대한 시동토크 : __________________
c) 무부하 전류에 대한 전부하 전류 : _______________
4. 외부 저항이 전동기에 가해질 때 전동기의 효율은 훨씬 떨어진다. 설명하시오.
5. 역율은 부하에 따라 개선된다. 설명하시오.

6. 정 답

실 습

3. c) & 4. c)

TORQUE(lbf-in) I1(amps) I2(amps) I3(amps) W1(Watts) W2(Watts) SPEED(r/min)
0 0.60 0.64 0.62 -20 92 1765
3 0.70 0.78 0.70 12 133 1670
6 0.84 0.93 0.84 45 170 1610
9 1.04 1.12 1.00 80 210 1540
12 1.28 1.36 1.25 145 255 1425

6. b) & 7. c)

TORQUE(lbf-in) I1(amps) I2(amps) I3(amps) W1(Watts) W2(Watts) SPEED(r/min)
0 0.60 0.66 0.61 -20 90 1730
3 0.70 0.76 0.69 10 130 1400
6 0.84 0.90 0.82 40 168 1120
9 1.02 1.08 1.00 70 207 780
12 motor stalls

e) 예.
f) 예.
9. a) I1 = 1.45 Aac, I2 = 2.25 Aac, E1 = 208 Vac, 토크 = 15.8 lbf.in
b) I1 × E1 × 1.73 = 522 VA


실습평가

1. a) (I1 + I2 + I3)/3 = (0.60 + 0.64 + 0.62)/3 = 0.62 Aac
b) E1 × Iavg × 1.73 = 223 VA
c) W1 + W2 = -20 + 92 = 72
d) var2 = VA2 - W2 = 49729 - 5184 = 44545 그러므로, 211 var
e) W/VA = 72 / 223 = 0.323
2. a) (I1 + I2 + I3)/3 = (1.04 + 1.12 + 1.0)/3 = 1.05 Aac
b) E1 × Iavg × 1.73 = 208 × 1.05 × 1.73 = 378 VA
c) W1 + W2 = 80 + 210 = 290
d) var2 = VA2 - W2 = 142884 - 84100 = 58784 그러므로, 242 var
e) W/VA = 290 / 378 = 0.7672
f) 1540 × 9 × 1.59/105 = 0.220
g) Pout/Pin = 746 × 0.22/290 = 56.6
3. a) (I1 + I2 + I3)/3 = (1.02 + 1.08 + 1.00)/3 = 1.03 Aac
b) E1 × Iavg × 1.73 = 208 × 1.03 × 1.73 = 371 VA
c) W1 + W2 = 76 + 207 = 283
d) var2 = VA2 - W2 = 137641 - 80089 = 57552 그러므로, 240 var
e) W/VA = 283 / 371 = 0.7628
f) 780 × 9 × 1.59/105 = 0.117
g) Pout/Pin = 746 × 0.117/283 = 30.8
4. a) 1.45/1.02 = 1.4216
b) 15.8/9 = 1.76
c) 1.02/0.6 = 1.70
5. 철손, 동손, 권선손실. 마찰손실 및 외부 저항에 의해 소모된 전력 때문에.
6. 부하가 증가함에 따라 전동기는 더 많은 전력을 전달하게 되어 실제 입력 전력이 비례적으로 증가한다. 반면, 자계에 필요한 무효 전력은 상대적으로 일정하다.)

개인 도구