유도전동기 원리와 구조

Induction Motor Principle

유도전동기는 회전자기장과 슬립으로 돌리는 가장 흔한 교류 전동기예요. 동기속도·슬립, 고정자·회전자 구조, 단상 기동법이 기초예요. 3상·단상 차이를 먼저 구분하면 이후 제어 단원이 쉬워져요. 회전자기장·슬립 그림을 따라 원리를 맞춰 봐요.

회전자기장: 3상이 만드는 회전

극수 P4

주파수 f60 Hz

슬립 s5%

💡 회전자기장이란?

①3상 전류는 시간차(120°)를 두고 흐른다

②각 코일의 자기장이 합쳐지면 마치 자석이 빙글빙글 도는 것처럼 보인다

③이 '회전하는 자기장'이 회전자를 끌어당겨 모터가 돈다

동기속도와 슬립

동기속도

N_s = 120fP

Ns: 동기속도[rpm], f: 주파수[Hz], P: 극수

슬립

s = N_s - NN_s

s: 슬립, Ns: 동기속도, N: 회전자 속도

🎯 핵심 포인트

①현재 설정: P=4, f=60Hz → Ns=1800rpm

②슬립 s=5% → 회전자 N=1710rpm

③슬립이 0이면 회전자기장과 같은 속도 → 유도기전력 0 → 토크 0

④따라서 유도전동기는 항상 슬립이 존재한다

구조: 고정자와 회전자

유도전동기 구조

유도전동기의 두 핵심 부분

💡 농형 vs 권선형

①농형(다람쥐 우리형): 구조 간단, 값싸고 튼튼, 산업현장 대부분

②권선형: 외부 저항으로 기동토크 조절 가능, 대형 전동기용

③전기기능사 시험에서는 농형이 압도적으로 많이 출제된다

단상유도전동기 기동법

단상 기동법

Chart단상유도전동기 기동 방식 비교

기동 방식	원리	용도
셰이딩코일형	극 일부에 단락 구리링	선풍기, 소형
콘덴서기동형	콘덴서로 위상차 생성	냉장고, 에어컨
분상기동형	보조권선 저항차이	세탁기, 펌프
반발기동형	브러시+정류자	대형 단상

💡 왜 단상은 스스로 회전하지 못할까?

①단상 전류는 회전자기장이 아니라 교번자기장을 만든다

②교번자기장 = 시계방향 + 반시계방향 두 회전자기장의 합

③두 힘이 상쇄되어 정지 상태에서는 토크가 0이다

④따라서 보조 장치로 한쪽 방향 힘을 만들어야 기동된다

총정리

동기속도 공식

N_s = 120fP

동기속도 = 120 × 주파수 / 극수

슬립 공식

s = N_s - NN_s

슬립 = (동기속도 - 회전자속도) / 동기속도

회전자 속도

N = N_s(1 - s)

회전자속도 = 동기속도 × (1 - 슬립)

🎯 시험 포인트

①동기속도 Ns=120f/P 반드시 암기

②슬립 s=(Ns-N)/Ns, 부하 증가 → 슬립 증가

③농형 유도전동기가 가장 널리 사용

④단상유도전동기는 보조장치 없이 자기동 불가

⑤극수가 많을수록 동기속도가 낮아진다