전기 모터: 무엇인가?
전기 모터란 무엇인가?
전기 모터는 전기를 기계 에너지로 변환하는 전기 기계입니다. 대부분의 전기 모터는 모터의 자기장과 와이어 감은 부분에서의 전류 사이의 상호 작용을 통해 작동합니다. 이 상호 작용은 Faraday의 법칙에 따라 토크 형태의 힘을 생성하여 모터 축에 적용됩니다.
전기 모터는 배터리나 정류기와 같은 직류(DC) 소스 또는 인버터, 발전기, 전력망과 같은 교류(AC) 소스로 구동될 수 있습니다.
모터는 21세기에 우리가 즐기는 많은 기술의 원인이 됩니다.
모터가 없었다면 우리는 여전히 토마스 에디슨 시대에 살고 있었을 것이며, 전기의 유일한 목적은 전구를 켜는 데 사용되었을 것입니다.
전기 모터는 자동차, 기차, 전동 도구, 팬, 공기 조절 장치, 가전제품, 디스크 드라이브 등에서 발견되며, 일부 전기 시계에서도 작은 모터가 사용됩니다.
다양한 목적으로 개발된 모터의 종류가 있습니다.
전기 모터의 기본 원리는 Faraday의 유도 법칙입니다.
즉, 교류 전류가 변화하는 자기장과 상호 작용할 때 힘이 생성됩니다.
모터가 발명된 이후로 이 분야에서는 많은 진보가 이루어졌으며, 현대 엔지니어들에게 매우 중요한 주제가 되었습니다.
다음은 현재 시대에 사용되는 주요 전기 모터들에 대해 논의하겠습니다.
전기 모터의 종류
다양한 종류의 모터에는 다음과 같은 것들이 포함됩니다:
DC 모터
동기 모터
3상 유도 모터 (유도 모터의 한 종류)
단상 유도 모터 (유도 모터의 한 종류)
다른 특수하고 고도로 특정화된 모터
다음 다이어그램에서 모터들은 분류되어 있습니다:
위에서 언급한 네 가지 기본적인 모터 분류 중, DC 모터는 이름에서 알 수 있듯이 직류로 구동되는 유일한 모터입니다. 이것은 자기장 내부의 전도체를 통과하는 전류로 인해 회전 토크가 생성되는 가장 원시적인 전기 모터 버전입니다.
나머지는 모두 교류 전기 모터로, 교류 전원으로 구동됩니다. 예를 들어, 동기 모터는 항상 동기 속도로 작동합니다.
여기서 로터는 스테이터의 회전 자기장과 자기적으로 잠겨 함께 회전하는 전자석입니다. 이러한 기계의 속도는 주파수(f)와 극수(P)를 변경하여 Ns = 120 f/P로 조정됩니다.
다른 유형의 AC 모터에서는 회전 자기장이 로터 전도체를 절단하여 이러한 단락된 로터 전도체에 순환 전류가 유도됩니다.
자기장과 이러한 순환 전류의 상호 작용으로 인해 로터가 회전하기 시작하고 계속 회전합니다.
이는 유도 모터로, 비동기 모터라고도 알려져 있으며, 동기 속도보다 낮은 속도로 작동합니다. 회전 토크와 속도는 슬립을 변경하여 제어되며, 이는 동기 속도 Ns와 로터 속도 Nr 간의 차이를 나타냅니다.
이는 변화하는 플럭스 밀도로 인한 EMF 유도 원칙에 따라 작동하므로 유도 기계라는 이름이 붙습니다.
단상 유도 모터는 3상 모터와 마찬가지로 플럭스로 인한 EMF 유도 원칙에 따라 작동합니다.
하지만 3상 모터와 달리 단상 모터는 단상 전원으로 작동합니다.
단상 모터의 시작 방법은 두 가지 잘 확립된 이론, 즉 이중 회전 필드 이론과 크로스 필드 이론에 의해 규제됩니다.
위에서 언급한 네 가지 기본적인 모터 외에도 여러 종류의 특수 전기 모터가 있습니다.
이에는 선형 유도 모터(LIM), 지연 모터, 스텝 모터, 서보 모터가 포함됩니다.
각각의 모터는 산업의 필요에 따라 또는 특정 장치에서 사용하기 위해 특별한 기능을 개발했습니다.
예를 들어, 지연 모터는 그 작은 크기와 컴팩트한 성격으로 손목 시계에서 사용됩니다.
모터의 역사
1821년 영국 과학자 마이클 파라데이는 전류를 흐르게 하는 전도체를 자기장에 놓았을 때, 전기 전류와 자기장의 상호 작용으로 인해 전도체가 회전하는 것을 설명함으로써 전기 에너지를 기계 에너지로 변환하는 원리를 설명했습니다.
그의 원칙을 바탕으로 1832년 다른 영국 과학자 윌리엄 스투저넌이 DC(직류) 기계의 가장 원시적인 형태를 설계했지만, 그의 모델은 너무 비싸서 실제 용도로 사용되지 않았습니다.
그 후 1886년 프랭크 줄리안 스프래규가 다양한 부하 범위에서 일정한 속도로 회전할 수 있는 첫 번째 전기 모터를 발명했습니다.
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