유도전동기의 고정자와 회전자 관계는 변압기의 1차와 2차 권선 관계와 동일하다. 고정자 권선에 전압을 걸면 자속이 만들어지고, 이 자속이 회전자 도체를 쇄교하면서 유도기전력을 발생시킨다. 다만 변압기와 달리 2차측(회전자)이 회전하므로, 유도기전력의 크기가 슬립에 비례한다.
💡 변압기 vs 유도전동기
변압기: 1차 → 자속 → 2차 유도 (정지)
①유도전동기: 고정자 → 회전자속 → 회전자 유도 (회전)
②핵심 차이: 회전자 유도기전력 E₂s = sE₂ (슬립에 비례)
T형 등가회로
유도전동기의 등가회로는 변압기 등가회로에서 2차 임피던스를 슬립으로 나눈 형태이다. 회전자 저항 r₂를 r₂/s로 변환하면, 이를 다시 r₂ + r₂(1−s)/s로 분리할 수 있다. 여기서 r₂는 동손 성분, r₂(1−s)/s는 기계적 출력에 해당한다.
슬립
r2'/s = r2' + r2'(1−s)/s
r₂': 동손 성분 | r₂'(1−s)/s: 기계적 출력 성분
⚡ r₂/s의 물리적 의미
r₂ 부분: 회전자 도체에서 실제 열로 소비되는 동손
①r₂(1−s)/s 부분: 전기에너지가 기계에너지로 변환되는 성분
②s가 작을수록(고속) → 기계 출력 비중 ↑, 동손 비중 ↓
토크-슬립 특성곡선
슬라이더로 슬립과 회전자 저항을 바꿔보면서 토크 특성을 관찰해보자. 슬립이 작은 영역에서는 슬립 증가 시 토크가 비례 증가하고, 최대 토크점을 지나면 오히려 감소한다.
토크-슬립 특성곡선 — 회전자 저항 변화에 따른 비교
5 %
0.5 Ω
🔍 곡선에서 읽는 핵심
정격 운전점: s ≈ 0.02~0.05, 안정 영역(왼쪽)
①최대 토크점: s_m에서 T_max 발생
②기동점: s = 1 (정지), 기동토크 결정
③r₂ 증가 → 최대토크 슬립(s_m)이 커지지만 T_max는 변하지 않는다!
토크 공식과 최대 토크
유도전동기의 토크는 2차 입력(동기와트)을 동기 각속도로 나눈 값이다. 등가회로로부터 토크 공식을 유도하면, 슬립과 회로 정수의 관계가 드러난다.