유도 전동기는 어떤 원리로 작동합니까

감응전동기는 전자기 유도의 법칙을 기반으로 작동하는 널리 사용되는 AC 모터의 한 종류입니다. 아래는 감응전동기가 어떻게 작동하는지에 대한 상세한 설명입니다:

1. 구조

감응전동기는 주로 스태터와 로터 두 부분으로 구성됩니다.

스태터: 스태터는 고정된 부분으로 일반적으로 라미네이트 철심과 슬롯에 삽입된 3상 권선으로 구성됩니다. 3상 권선은 3상 교류 전원에 연결됩니다.

로터: 로터는 회전하는 부분으로 일반적으로 도전성 바(주로 알루미늄 또는 구리)와 엔드 링으로 이루어져 스쿼럴 케이지 구조를 형성합니다. 이 구조는 "스쿼럴 케이지 로터"라고 불립니다.

2. 작동 원리

2.1 회전 자기장 생성

3상 교류 전원: 3상 교류 전원이 스태터 권선에 적용되면 스태터 권선에서 교류가 발생합니다.

회전 자기장: 패러데이의 전자기 유도 법칙에 따르면, 스태터 권선에서 발생하는 교류는 시간에 따라 변하는 자기장을 생성합니다. 3상 교류 전원은 120도의 위상 차이가 있으므로 이러한 자기장들이 상호작용하여 회전 자기장을 형성합니다. 이 회전 자기장의 방향과 속도는 전원의 주파수와 권선 배열에 따라 결정됩니다.

2.2 유도 전류

자기력선 자르기: 회전 자기장이 로터 도체의 자기력선을 자릅니다. 패러데이의 전자기 유도 법칙에 따르면, 이로 인해 로터 도체에 전동력(EMF)이 유도됩니다.

유도 전류: 유도된 EMF는 로터 도체에서 전류를 생성합니다. 로터 도체가 폐쇄 회로를 형성하므로 유도된 전류는 도체를 통해 흐릅니다.

2.3 토크 생성

로렌츠 힘: 로렌츠 힘 법칙에 따르면, 회전 자기장과 로터 도체에서 유도된 전류 사이의 상호작용으로 힘이 발생하여 로터가 회전하게 됩니다.

토크: 이 힘은 토크를 생성하여 로터가 회전 자기장의 방향으로 회전합니다. 로터의 속도는 회전 자기장의 동기 속도보다 약간 느립니다. 충분한 유도 전류와 토크를 생성하기 위해서는 일정한 슬립이 필요하기 때문입니다.

3. 슬립

슬립: 슬립은 회전 자기장의 동기 속도와 로터의 실제 속도 간의 차이입니다. 다음과 같은 공식으로 표현됩니다:

여기서:

s는 슬립 ns는 동기 속도(분당 회전수)

nr는 로터의 실제 속도(분당 회전수)

동기 속도: 동기 속도 

ns는 전원의 주파수 

f와 모터의 극쌍 수 

p에 의해 결정되며, 다음 공식으로 계산됩니다:

4. 특성

시작 특성: 시작 시 슬립은 1에 가깝고, 로터 도체에서 유도된 전류가 높아 큰 시작 토크를 생성합니다. 로터가 가속할수록 슬립이 감소하고 유도된 전류와 토크도 감소합니다.

운전 특성: 정상 운전 상태에서는 슬립이 일반적으로 작습니다(0.01~0.05)이고, 로터의 속도는 동기 속도에 가깝습니다.

5. 응용 분야

감응전동기는 간단한 구조, 신뢰성 있는 작동 및 유지보수가 쉽기 때문에 다양한 산업 및 가정용 응용 분야에서 널리 사용됩니다. 일반적인 응용 분야로는 팬, 펌프, 컴프레서, 컨베이어 벨트 등이 있습니다.

요약

감응전동기의 작동 원리는 전자기 유도의 법칙을 기반으로 합니다. 3상 교류 전원이 스태터 권선에서 회전 자기장을 생성하며, 이 회전 자기장은 로터 도체에서 전류를 유도하여 토크를 생성하여 로터를 회전시킵니다.