왜 삼각형 연결된 유도전동기에서는 별-삼각형 시작 방법이 불가능한가

인덕션 모터(Induction Motor)는 여러 요인이 복합적으로 작용하여 시작 시 높은 전류를 소모합니다. 여기에 자세한 설명이 있습니다:

1. 높은 시작 토크 요구사항

시작 토크:

• 인덕션 모터는 정지 상태의 관성력을 극복하고 로터를 회전시키기 위해 충분한 토크를 생성해야 합니다. 이를 위해서는 강력한 자기장을 생성하고 토크를 발생시키기 위한 많은 양의 전류가 필요합니다.

2. 낮은 전력 인자

전력 인자:

• 인덕션 모터의 시작 시 전력 인자는 매우 낮습니다. 전력 인자는 실제 전력과 겉보기 전력의 비율로, 부하의 효율성을 나타냅니다. 시작 시 로터가 아직 회전하지 않아 자기장과 전류 사이의 위상 차이가 크므로 전력 인자가 낮습니다. 낮은 전력 인자는 대부분의 전류가 실제 작업을 수행하는 것이 아니라 자기장을 생성하는데 사용되기 때문에 높은 시작 전류를 초래합니다.

3. 낮은 역기전력

역기전력(Counter EMF):

• 정상적인 운전 중에는 회전하는 로터가 소스 전압에 반대되는 역기전력을 생성하여 전류를 줄입니다. 그러나 시작 시 로터가 아직 회전하지 않으므로 역기전력은 거의 0에 가깝습니다. 결과적으로 소스 전압의 전체가 스테이터 권선에 적용되어 전류가 크게 증가합니다.

4. 모터 임피던스 특성

모터 임피던스:

• 인덕션 모터의 시작 시 임피던스는 낮습니다. 시작 초기 로터 속도가 0이고, 로터 권선에서 유도되는 기전력도 매우 낮아 로터 권선의 임피던스가 낮습니다. 낮은 임피던스는 더 많은 전류가 권선을 통해 흐를 수 있게 하여 높은 시작 전류를 초래합니다.

5. 전자기 유도 원리

전자기 유도:

• Faraday의 전자기 유도 법칙에 따르면, 스테이터 권선의 전류가 변하면 로터에서 전류가 유도됩니다. 시작 시 로터가 아직 회전하지 않으므로 스테이터에서 생성된 자기장의 변화율이 가장 높아 로터에서 유도되는 전류가 가장 높습니다. 이러한 유도 전류는 시작 전류를 더욱 증가시킵니다.

6. 전력망 특성

전력망 특성:

• 전력망은 짧은 시간 동안 높은 전류를 처리할 수 있는 능력이 제한적입니다. 인덕션 모터가 시작될 때 높은 전류는 전력망에서 큰 전압 강하를 초래하여 같은 전력망에 연결된 다른 장치의 운전에 영향을 미칩니다.

요약

인덕션 모터는 다음과 같은 이유로 시작 시 높은 전류를 소모합니다:

1. 높은 시작 토크 요구사항: 충분한 토크를 생성하기 위해 많은 양의 전류가 필요합니다.

2. 낮은 전력 인자: 시작 시 전력 인자가 낮고, 대부분의 전류가 자기장을 생성하는데 사용됩니다.

3. 낮은 역기전력: 시작 시 역기전력이 거의 0이며, 소스 전압의 전체가 스테이터 권선에 적용됩니다.

4. 모터 임피던스 특성: 시작 시 모터 임피던스가 낮아 높은 전류를 초래합니다.

5. 전자기 유도 원리: 시작 시 자기장의 변화율이 가장 높아 로터에서 유도되는 전류가 가장 높습니다.

시작 전류를 줄이기 위해 다양한 시작 방법을 사용할 수 있으며, 예를 들어 Y-Δ(Y-Delta) 시작, 오토폭스터트 시작, 소프트 스타터, 그리고 가변 주파수 드라이브(VFDs) 등이 있습니다.