전기기기›유도전동기

특수유도기

Special Induction Machines

유도기의 세 가지 동작 영역

유도기는 슬립의 범위에 따라 전동기, 발전기, 제동기 세 가지로 동작한다. 전동기 영역은 잘 알고 있지만, 나머지 두 영역도 시험에 출제 포인트된다. 슬라이더로 속도를 바꾸면서 동작 영역의 전환을 확인해보자.

유도기 동작 영역 — 전동기/발전기/제동기 토크-속도 곡선

속도 N/N_s105 %

💡 슬립에 따른 동작 모드

0 < s < 1 (0 < N < N_s): 전동기 — 전기에너지 → 기계에너지

①s < 0 (N > N_s): 발전기 — 기계에너지 → 전기에너지

②s > 1 (N < 0): 제동기 — 역회전 상태, 전기+기계 모두 열로 소비

유도발전기

외부 원동기(풍력 터빈 등)로 회전자를 동기속도 이상으로 구동하면 슬립이 음수가 되어 유도기가 발전기로 동작한다. 이때 회전자에서 고정자로 전력이 전달되어 전원에 전력을 반환한다.

유도발전기

유도발전기: N > N_s → s < 0

회전자가 동기속도를 초과하면 발전기 동작

⚡ 유도발전기의 특징

장점: 구조 간단(농형 사용 가능), 동기화 불필요, 풍력발전에 적합

①단점: 역률 나쁨(지상 무효전력 소비), 단독운전 불가

②반드시 전원 계통에 연결하여 여자 전류를 공급받아야 한다

③단독 운전 시에는 콘덴서로 자기여자 가능 (자기여자 유도발전기)

전력 관계

P_기계입력 = P_전기출력 + P_손실

원동기 → 유도발전기 → 전원 계통

유도전압조정기

권선형 유도전동기의 회전자를 기계적으로 고정하고, 고정자와 회전자 사이의 상대 각도를 조절하면 2차측 유도전압의 크기와 위상을 연속적으로 제어할 수 있다. 이것이 유도전압조정기이다.

전압조정

V_출력 = V_1차 + V_2차(θ)

회전자 각도 θ에 따라 출력전압 연속 조정

🔍 유도전압조정기의 특징

3상 유도전압조정기: 전압 크기 조정

①단상 유도전압조정기: 전압 크기 + 위상 조정 가능

②탭 절환식 변압기와 달리 무단계 연속 조정이 장점

③단점: 효율이 변압기보다 낮고, 크기가 크다

기타 특수유도기

유도동기전동기(릴럭턴스 모터)는 유도전동기로 기동한 뒤 동기속도에 도달하면 릴럭턴스 토크로 동기 운전하는 전동기이다. 리니어 유도전동기는 고정자와 회전자를 직선으로 펼친 구조로 자기부상열차와 공장 컨베이어 등에 사용된다.

리니어 유도전동기

리니어 유도전동기: v_s = 2τf

v_s: 동기속도 [m/s], τ: 극피치 [m], f: 주파수 [Hz]

⚡ 리니어 유도전동기

회전형의 원주를 직선으로 펼친 구조

①동기속도가 rpm이 아닌 m/s 단위

②자기부상열차(마글레브), 전자기 발사 장치에 적용

③원리는 동일: 이동자기장 → 유도전류 → 추력

시험 정리

유도발전기

유도발전기: s < 0 (N > N_s)

외부 원동기로 동기속도 초과 구동

유도전압조정기

유도전압조정기: V_out = V₁ + V₂(θ)

무단계 전압 조정

리니어 유도전동기

리니어 유도전동기: v_s = 2τf

직선 운동용 (m/s 단위)

📝 시험 포인트

①유도발전기는 반드시 전원 계통에서 여자 전류를 공급받아야 한다 (단독운전 불가)

②유도발전기의 슬립은 음수 — s < 0일 때 발전기 동작

③자기여자 유도발전기: 콘덴서 병렬 연결로 단독 운전 가능

④유도전압조정기: 회전자 고정 + 각도 조절 → 전압 연속 변화

⑤리니어 유도전동기의 동기속도 공식에서 τ는 극피치(m) — 회전형의 120f/P와 대비하여 기억

📝 대표 기출문제

①[기출유형] 유도발전기의 슬립은? (답: s < 0 — 회전자가 동기속도를 초과)

②[기출유형] 유도발전기의 단독운전이 불가능한 이유는? (답: 전원 계통에서 여자전류를 공급받아야 함)

③[기출유형] 리니어 유도전동기의 동기속도 공식은? (답: vs = 2τf, τ=극피치[m])