전기기능사 전기기기 · 동기전동기와 특수전동기

Synchronous Motor & Special Motors

동기 전동기는 회전 자기장과 같은 동기 속도로만 돌고, 계자의 여자 전류를 조절해 역률을 앞서게도 뒤지게도 만들 수 있다. 그 성질 때문에 부하가 바뀌어도 속도가 일정해야 하는 곳과 역률 개선이 필요한 곳에 쓴다. 유도 전동기와의 비교, 스테핑 · 서보 · 리니어 · BLDC 같은 특수 전동기, 용도별 선정 기준을 함께 다룬다. 아래로 V 곡선 설명, 두 전동기 비교 표, 특수 전동기 네 가지, 용도별 선정 표가 차례로 이어져요.

동기 전동기: 늘 같은 속도

동기 전동기 속도

N = 120fP

부하가 바뀌어도 속도가 바뀌지 않는다(슬립 = 0)

💡 동기 전동기의 특징

①회전 자기장과 같은 속도로 돌아 슬립이 0 이다

②부하가 바뀌어도 속도가 일정한 정속도 전동기다

③스스로는 기동 토크가 없어, 제동 권선으로 유도 전동기처럼 기동하거나 기동 전동기로 동기 속도 가까이 끌어올려요

④여자 전류를 조절해 역률을 바꿀 수 있다(V 곡선)

V 곡선과 역률 개선

V 곡선 특성

과여자 → 진상(용량성) · 부족 여자 → 지상(유도성)

여자 전류를 조절하면 역률을 1 로 맞출 수 있다

💡 V 곡선이란

①가로축에 계자 여자 전류 If, 세로축에 전기자 전류 Ia 를 놓고 그리면

②V 자 모양 곡선이 된다

③V 자 바닥에서 역률이 1 이고 전기자 전류가 가장 작다

④바닥보다 왼쪽(부족 여자)은 지상 역률이에요

⑤바닥보다 오른쪽(과여자)은 진상 역률이라, 지상 부하가 많은 계통의 역률 개선에 쓴다

🎯 동기 조상기

①무부하 동기 전동기를 과여자로 돌린다

②진상 무효 전력을 계통에 공급해 역률을 개선한다

③요즘은 정지형 무효 전력 보상 장치(SVC · STATCOM)가 그 자리를 많이 대신해요

유도 전동기와 동기 전동기

전동기 비교

유도 전동기와 동기 전동기 비교

항목	유도 전동기	동기 전동기
속도	슬립만큼 느림	동기 속도로 일정
기동	스스로 기동	기동 토크 없음(제동 권선 · 기동 전동기로 기동)
역률	늘 지상	조절 가능(V 곡선)
구조	간단(농형)	복잡(직류 여자 장치 필요)
용도	범용(펌프 · 팬)	정속도 · 대형 · 역률 개선
가격	싸다	비싸다

특수 전동기

특수 전동기 분류

특수 전동기의 종류와 쓰임

💡 특수 전동기에서 묻는 것

①스테핑 모터는 펄스 1개에 정해진 각도(스텝각)만큼 돈다

②서보 모터는 피드백으로 위치 · 속도를 바로잡는 폐루프 제어가 핵심이다

③리니어 모터는 직선 운동을 바로 만들어 변환 장치가 필요 없어요

④BLDC 는 인버터가 전자식으로 정류해 브러시가 닳지 않는다

전동기 선정 기준

전동기 선정

용도별로 알맞은 전동기

용도	알맞은 전동기	이유
펌프 · 팬 · 압축기	농형 유도 전동기	간단하고 싸고 튼튼
정밀 위치 제어	서보 모터	피드백으로 정밀 제어
일정한 속도가 필요할 때	동기 전동기	부하와 상관없이 정속도
대형 + 역률 개선	동기 전동기	V 곡선 활용
소형 · 가변속	BLDC · 인버터 + 유도 전동기	효율 · 수명이 좋다