Induction Motor   유도 전동기, 유도 모터

1. 유도 전동기(모터)

  ㅇ 가장 많이 사용되는 전동기 형태 

  ㅇ (특징)
     - 교류 전원 공급 
        . 상용 전압을 그대로 사용 가능
     - 저 가격
     - 간단하고 튼튼한 구조
     - 제작 및 취급 용이
     - 정 속도 전동기
        . 부하 변동에 대해 속도 변동이 적은 전동기

  ※ 1886년 니콜라 테슬라(Nikola Tesla)에 의해 발명


2. 유도 전동기의 원리 

  ㅇ 회전 원리
     - 말굽 자석을 회전하면, 아라고 원판(Arago's disk, D.F Arago 1820년)도 회전하는 원리
        . 플레밍 오른손 법칙에 의해, 원판에 유도 기전력이 유도됨. 이를 토대로,
           .. 이때의 와 전류 방향은 자속의 변동을 방해하는 방향 임
        . 플레밍 왼손 법칙에 의해, 자기력(힘)이 유도됨
     - 실제의 3상 유도 전동기는,
        . 영구 자석을 돌리는 대신에,
        . 고정된 3상 권선에 3상 교류를 흐르게 하고,
        . 이에의해 생기는 회전 자계로 회전자가 회전하게 됨 
        . 원판 대신에 권선이 감겨진 원통형 철심(즉,회전자)을 사용함

  ㅇ 동작 원리
     - 1차 권선에 흐르는 전류(3상)에 의해 생긴 회전 자속이 2차 권선과 쇄교하고,
     - 전자유도 작용에 의해 2차 권선에 유기된 전압(유도기전력)에서 유도 전류가 흐르고,
     - 2차 권선에 흐르게되는 유도 전류와 회전 자속과의 사이에 자기력에 의해 회전력 발생
     - 회전자가 회전 자속 방향으로 회전함

  ㅇ 원리적 특징
     - 별도의 교류 전원을 사용치 않고, 
     - 변압기 처럼 고정자에서 발생한 자계로부터,
     - 전자기 유도에 의해 얻어진 유도 기전력을 이용함 (유도 기전력에 의해, 회전자의 전자석 구현)


3. 유도 전동기의 2가지 기본 법칙

  ㅇ 도체에 유기되는 유도 기전력          (플레밍 오른손 법칙) 
      

  ㅇ 전류가 흐르는 도체에 작용하는 자기력 (플레밍 왼손 법칙, 모터 방정식)    
      

     -  B : 자속밀도 [Wb/㎡]
     -  l : 도체 길이 [m]
     -  v : 도체와 자속이 서로 직각이되어 움직이는 속도 [m/s]
     -  i : 도체에 흐르는 전류 [A]


4. 유도 전동기의 기본 구성 : 고정자, 회전자

  ㅇ 고정자 (Stator)
     - 역할 : 회전 자계를 발생시킴
     - 형태 : 내부가 빈 원통형 (표시 : 길이, 내경, 외경)
     - 구성 : 고정자 틀, 철심, 권선
        . 고정자 철심에 3상 권선을 설치하여 3상 교류를 가하면 회전 자계를 발생시킴
     - 권선 형식
        . 크게, `겹쳐 감는 방식`과 `따로 감는 방식`으로 구분

  ㅇ 회전자 (Rotor)
     - 역할 : 유도 전류가 흐르며 자기력을 받고 회전운동을 하는 부분
        . 회전자에 직접 전기를 가하지 않으므로, 고장이 적고 튼튼한 편임
     - 형태 : 베어링으로 받혀진 실린더 형태
     - 구성 : 회전 축, 철심, 권선으로 구성

     - 농형 회전자 (Cage Rotor, Squirrel Cage Type Rotor)
        . 구조
           .. 회전자 철심 표면에 슬롯을 파고, 
           .. 그 위에 도체 바(구리 봉)를 나란히 박고,
           .. 양단에 단락환(shorting ring)으로 연결한 형태
        . 특징 : 구조 간단, 견고, 보수 용이, 효율 좋으나, 커지면 기동 토크 작음

     - 권선형 회전자 (Wound Rotor, Winding Type Rotor) 
        . 구조 : 회전자의 철심 둘레의 슬롯에 3상 권선을 엮은 구조
        . 특징 : 기동 토크가 큼, 대형 적합

  ※ 한편, 고정자,회전자 내 철심은, 거의 동일한 것을 사용 함


5. 유도 전동기의 구분

  ㅇ 일반적인 구분
     - 대형 삼상 유도 전동기
     - 소형 삼상 유도 전동기
     - 단상 유도 전동기

  ㅇ 회전자 형태에 따른 구분
     - (농형 전동기) 농형 유도 전동기 (籠形 誘導 電動機, Squirrel-Cage Induction Motor)
        . 회전자 구조가 다람쥐 쳇바퀴(squirrel cage)와 유사하게 생김
     - (권선형 전동기) 권선형 유도 전동기