전기기기›유도전동기

유도전동기의 기동 및 제동

Starting & Braking Methods

왜 기동이 문제인가?
유도전동기를 전원에 직접 연결하면, 기동 순간 정격전류의 5~7배에 달하는 과대한 돌입전류가 흐른다. 이것은 전원 계통의 전압 강하를 유발하고, 다른 기기에 영향을 줄 수 있다. 따라서 대용량 전동기일수록 기동전류를 제한하는 기동법이 필요하다.
💡 기동의 딜레마
기동전류를 줄이면 → 기동토크도 줄어든다
①토크가 부족하면 → 전동기가 기동하지 못한다
②핵심: 전류는 최대한 줄이면서 토크는 충분히 확보하는 것
③T ∝ V² (토크는 전압의 제곱에 비례)
기동법별 전류·토크 비교
각 기동법을 선택하고, 기동보상기나 리액터의 탭 비율을 조절하여 기동전류와 기동토크가 어떻게 변하는지 비교해보자. 직입 기동을 100% 기준으로 한 상대값이다.

기동법별 전류·토크 비교 — 직입/Y-Δ/리액터/보상기

⚡ 핵심 비교
전전압 기동: 전류 100%, 토크 100% — 소용량에만 사용
①Y-Δ 기동: 전류 1/3, 토크 1/3 — 가장 간단하고 많이 쓰임
②리액터 기동: 전류 x배, 토크 x²배 (x = 탭비율)
③기동보상기: 전류 x²배, 토크 x²배 — 같은 토크에서 전류가 더 작다!
Y-Δ 기동의 원리
기동 시 고정자 권선을 Y결선으로 연결하면 각 권선에 걸리는 전압이 1/√3로 줄어든다. 전류는 전압에 비례하므로 선전류도 1/3이 되고, 토크는 전압의 제곱에 비례하므로 역시 1/3이 된다.
Y-Δ 기동
IY기동 = (1/3) × IΔ직입
Y결선 기동 시 선전류 = 직입 기동의 1/3
Y-Δ 기동
TY기동 = (1/3) × TΔ직입
Y결선 기동 시 토크 = 직입 기동의 1/3
기동보상기법에서는 단권변압기의 탭 비율 a를 조절하여 전류는 a² 배, 토크도 a² 배로 줄어든다. 같은 기동토크를 얻을 때 리액터 기동보다 전류가 적다는 장점이 있다.
기동보상기
I보상기 = a2 × I직입
기동보상기 선전류 (a: 탭 비율)
기동보상기
T보상기 = a2 × T직입
기동보상기 기동토크
제동법
운전 중인 유도전동기를 정지시키는 방법에는 기계적 제동과 전기적 제동이 있다. 전기적 제동은 발전 제동, 회생 제동, 역상 제동(플러깅)으로 나뉜다.
🔍 전기적 제동법 3가지
발전 제동: 고정자를 전원에서 분리하고 직류 여자 → 급정지
①회생 제동: 회전자가 동기속도 초과 시(s < 0) → 전력을 전원에 반환
②역상 제동(플러깅): 3상 중 2상을 바꿔 역회전 자기장 → 급정지 후 역전 가능
③역상 제동 시 슬립 s = 2−s' (s'은 제동 전 슬립)
회생 제동
회생 제동: s < 0 (N > Ns)
회전자 속도 > 동기속도 → 발전기로 동작
슬립
역상 제동: s = 2 − s'
2상 교체 시 슬립 변환 (s' = 제동 전 슬립)
시험 정리
Y-Δ 기동
Y-Δ 기동: 전류 1/3, 토크 1/3
가장 보편적인 감전압 기동법
기동보상기
기동보상기: 전류 a², 토크 a²
같은 토크에서 선전류가 가장 작다
리액터 기동
리액터 기동: 전류 x배, 토크 x²배
리액터 탭 비율 x
📝 시험 포인트
①Y-Δ 기동: 전류·토크 모두 1/3 — 숫자 혼동 주의 (1/√3 아님!)
②기동보상기 vs 리액터: 같은 기동토크에서 기동보상기의 선전류가 더 작다
③권선형 유도전동기: 외부저항 삽입 → 비례추이 → 기동토크 = 최대토크 가능
④역상 제동 시 에너지 소모가 가장 크다 (운동에너지 + 전원에너지 모두 열 소비)
⑤소프트스타터: 사이리스터로 전압을 서서히 증가 → 충격전류 없이 부드러운 기동
⑥농형 5종 기동법: 전전압/Y-Δ/리액터/기동보상기/콘도르퍼
📝 대표 기출문제
①[기출유형] Y-Δ 기동 시 기동전류는 직입의 몇 배? (답: 1/3)
②[기출유형] 같은 기동토크에서 선전류가 가장 작은 기동법은? (답: 기동보상기법)
③[기출유형] 역상 제동(플러깅) 시 슬립은? (답: s = 2−s′, 제동 전 슬립 s′)