seegongsik

전기기사 전기기기 · 특수 농형유도전동기

Special Squirrel-Cage Induction Motors

특수 농형 유도전동기는 회전자 도체의 모양을 바꿔, 바깥 저항을 넣을 수 없는 농형에서도 기동 토크를 키우고 기동 전류를 줄인 전동기다. 기동할 때는 회전자 주파수가 전원 주파수와 같아 리액턴스가 크므로 전류가 바깥쪽 도체로 몰리고, 그만큼 회전자 저항이 커진 것처럼 동작한다. 돌기 시작해 슬립이 작아지면 회전자 주파수가 낮아져 전류가 안쪽까지 고르게 퍼지므로, 운전 중에는 저항이 작아 효율이 좋아요. 위 버튼으로 2중 농형과 디프 슬롯을 고르고 슬립 슬라이더를 움직이면 도체 안의 전류 분포와 오른쪽 토크 곡선 위의 위치가 바뀌어요.

왜 특수 농형이 필요할까

일반 농형 유도전동기는 구조가 간단하지만, 회전자 저항이 작아 기동 토크가 작고 기동 전류가 크다. 권선형처럼 바깥 저항을 넣을 수도 없다. 이 문제를 회전자 슬롯 모양을 바꿔 풀어낸 것이 특수 농형이에요.
💡 핵심 아이디어
기동할 때(s = 1)는 회전자 주파수 f₂ 가 전원 주파수 f 와 같아 리액턴스가 크고, 전류가 도체 깊숙이 들어가지 못한다.
①정상 운전(s ≈ 0.03)에서는 f₂ = sf ≈ 2Hz 라 리액턴스가 작아 전류가 고르게 흐른다.
②이 주파수 변화 덕분에 회전자 저항이 기동 때는 크고 운전 때는 작게 저절로 바뀌어요.

특수 농형 회전자 구조

슬롯 모양을 고르고 슬립을 바꾸며 전류 분포와 토크 특성이 어떻게 달라지는지 봐요.
100 %

2중 농형 유도전동기

회전자에 바깥 도체(저항 큼 · 리액턴스 작음)와 안쪽 도체(저항 작음 · 리액턴스 큼)를 두 겹으로 넣은 구조이다. 기동할 때는 바깥 도체로 전류가 주로 흘러 큰 기동 토크를 내고, 정상 운전에서는 안쪽 도체로 전류가 흘러 효율 좋게 돌아요.
기동 특성
기동 때(s=1): f2 = f → X2 큼 → 바깥 도체로 전류가 몰림
바깥 도체는 저항이 커서 기동 토크가 크다
핵심 공식
정상 운전(s≈0): f2 ≈ 0 → X2 ≈ 0 → 저항이 작은 안쪽 도체로 주로 흐름
안쪽 도체는 저항이 작아 효율이 좋다

디프 슬롯형(심구형) 유도전동기

회전자 슬롯을 깊고 좁게 만들어 도체 하나에서 표피 효과를 이용한다. 기동할 때는 회전자 주파수가 높아 전류가 도체 바깥쪽(공극 쪽)으로 몰리고, 유효 저항이 커져 기동 토크가 커진다. 원리는 2중 농형과 같지만 만들기가 더 쉬워요.
핵심 공식
표피 효과: δ = 1/√(πfμσ)
침투 깊이 δ 는 주파수 f 가 클수록 얕아진다
⚡ 2중 농형과 디프 슬롯형
2중 농형은 기동 토크가 더 크지만 구조가 복잡하다.
①디프 슬롯형은 만들기 쉽지만 기동 특성을 높이는 효과가 조금 작다.
②두 방식 모두 회전자 주파수에 따라 임피던스가 바뀌는 성질을 이용한다.
③농형이라 바깥에서 아무것도 조작하지 않아도 특성이 저절로 바뀌어요.

시험 정리

2중 농형
2중 농형: 바깥(R 큼 · X 작음) + 안쪽(R 작음 · X 큼)
슬립에 따라 전류 경로가 저절로 바뀜
디프 슬롯
디프 슬롯: 표피 효과로 유효 저항이 저절로 바뀜
깊은 슬롯 + 단일 도체
📝 시험 포인트
①2중 농형은 기동 때 바깥 도체, 정상 운전 때 안쪽 도체가 주로 일해요.
②바깥 도체는 저항이 크고 리액턴스가 작으며, 안쪽 도체는 저항이 작고 리액턴스가 크다(바꿔 묻는 문제가 많아요).
③디프 슬롯형은 표피 효과를 쓰며, 침투 깊이는 δ ∝ 1/√f 이다.
④두 방식 모두 기동 토크를 키우면서 운전 효율을 지키는 것이 목적이다.
⑤기동 토크는 일반 농형 < 디프 슬롯형 < 2중 농형 순으로 크다.
📝 대표 기출유형
①[기출유형] 2중 농형 유도전동기에서 기동할 때 전류가 주로 흐르는 도체는? (답: 바깥 도체. 저항이 크고 리액턴스가 작다)
②[기출유형] 디프 슬롯형에서 표피 효과로 생기는 특성은? (답: 기동 때 유효 저항이 커져 기동 토크가 커진다)
③[기출유형] 2중 농형이 정상 운전할 때 전류가 주로 흐르는 도체는? (답: 안쪽 도체. 저항이 작고 리액턴스가 크다)
← 이전
유도전동기 제어
다음 →
특수유도기

마지막 수정