Lecture 기동법

기동

기동 상태의 유도전동기는 2차측이 단락된 변압기와 같아서 1차측에 정격전압을 인가하면 큰 기동전류가 흘러 권선을 소손시킬 염려가 있다.

기동 순간 유도기의 역률이 매우 낮기 때문에 기동토크 또한 비교적 적다. 따라서 기동에 필요한 피상전력[kVA]이 커지므로 전동기와 접속된 배전계통에 지장을 초래할 염려가 있다.

기동계급

같은 용량에서도 전동기의 종류에 따라 기동전류가 달라진다.

다음 표의 기동계급은 기동시 전동기에 입력되는 피상전력이 마력수의 몇 배가 되는지를 나타낸다.

코드등급으로 마력당 기동 kVA를 표시한다.

$$S_{st art}=(정격마력)(등급계수)$$

$$I_{L}= {\dfrac{S_{st art}}{\sqrt{3}V_t}}$$

관성이 크면 회전운동 에너지가 크다 그러므로 기동시간이 길어진다.

기동중 회전자에서 소모되는 열에너지는 회전자의 총 운동에너지와 같다.

예) 4극 전동기의 회전자와 부하 관성모멘트를 합한 것이 5[$kg-m^2$]일때 정지상태에서 동기속도까지의 운동에너지는 얼마인가?

$$W = \dfrac{1}{2}J \omega^2 = \dfrac{1}{2}\times5 \times 188.5^2 = 88.8kJ$$

기동시간

기동시간은 전동기 토크에서 부하토크를 뺀 가속토크를 뉴턴의 법칙에 적용한다.

$$\tau_a = J \dfrac{d\omega}{dt}$$

여기서, $\tau_a = \tau_{motor} - \tau_{load} \approx \tau_M - k_l \tau_l$.

$\tau_M$은 기동부터 운전점까지의 전동기의 평균 토크를 나타낸다.

$$\tau_M \approx k_M \dfrac{\tau_{start}+\tau_{max}}{2}$$

$\tau_l$은 최종 속도에 이르렀을때의 부하토크이다.

$k_l$은 부하에 따른 상수로 호이스트는 1, 피스톤식 펌프는 1/2, 팬은 1/3이다.

재투입

고정자를 차단하면 고정자 전류가 멈춰도 회전자에 전류가 흘러 공극의 자속을 유지시킨다. 회전자의 자속이 회전하면서 고정자 권선에 기전력이 유기된다. 이 때 발생하는 전압을 잔류전압이라한다.

잔류전압이 사라지기 전에 전동기의 전원을 재투입할때 잔류전압과 전원전압이 180도의 위상이 차이날때 투입되면 전동기에 기동전류의 두배에 이르는 과도전류가 흐르게 된다.

농형 유도전동기

전전압기동

기동전류는 전부하전류의 400~600[%]이다.

5[kW]이하의 소용량 또는 큰 기동 토크를 요하는 경우이다.

감전압기동

Y-△ 기동법

5~15[kW]의 전동기, 기동시 정격전압 $V_{Y}= {\dfrac{V_\Delta}{\sqrt{3}}}$

기동 전류는 $I_{Y}= {\dfrac{I_\Delta}{3}}$, 기동전류는 전부하 전류의 200~300[%]로 제한 할 수 있다. 기동토크 $\tau_{Y}={\dfrac{\tau_\Delta}{3}}$

보상기 기동법(단권변압기 기동)

15[kW]이상의 전동기에서 기동전류를 제한하려는 경우, 정격 전압과 탭 전압의 비를 a배하면 전동기의 기동 전류는 $\dfrac{1}{a^{2}}$배로 감소하고 기동토크도 $\dfrac{1}{a^{2}}$배로 감소한다.

탭으로 입력되는 전압의 크기를 바꾸면서 기동하는 방식을 콘돌퍼(Korndorfer)방식 기동법이라한다.

리액터 기동(1차 저항 기동) :

단권변압기를 이용하여 기동시 전동기의 단자전압을 감소시키는 방법 또는 저항을 사용하는 방법이다.

권선형 유도전동기

회전자 회로에 기동 저항을 삽입하여 기동한다. 저항의 크기에 따라 기동시 최대 토크로 기동할 수 있다.

속도 상승함에 따라 슬립의 감소에 따라 회전자 저항을 감소시켜 최대 토크가 계속 발생하도록 하며 속도를 상승시킨다.

$\dfrac{r_2}{s}$가 일정하면 토크는 일정하게 유지된다. 이를 비례추이라 하며 2차저항법이다.

자기전동기 기동기회로

• 고정적인 보호특징 :
  • 단락보호 : 휴즈에 의해서 이루어짐
  • 과부하보호 : OL에 의해서 이루어짐
  • 부족전압보호 : 전압이 강하하면 계전기M에 인가되는 전압도 강하

구동장치

구동장치를 반도체 회로를 이용하여 제작한다.
구동장치는 출력주파수와 출력실효전압을 선형적 형태로 변화시키는 것이 요구된다.

표준 또는 일반적 목적의 주파수-전압 패턴

매우 낮은 주파수에서의 인가전압은 일정한 값을 가진다. 정격 주파수보다 낮은 주파수에서는 전압이 주파수에 비례하는 형태를 가진다. 정격 주파수보다 높은 주파수에서의 인가 전압은 일정한 형태이다.

높은 기동토크를 가진 부하

작은 기동토크를 가진 부하