유도전동기의 기동법

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1 출제 포인트 — 이렇게 나옵니다

38회 시험 중에서 12번 나왔습니다

2010~2022년 기출 38회 시험 기준

출제 회차 2010년 1차 · 2010년 2차 · 2010년 3차 · 2011년 1차 · 2012년 3차 · 2013년 2차 · 2015년 1차 · 2015년 3차 · 2016년 2차 · 2018년 3차 · 2019년 1차 · 2021년 2차

2 쉬운 설명

유도전동기의 기동법은 멈춰 있던 전동기에 전원을 연결할 때 흐르는 큰 기동전류를 다루며 전동기를 돌리기 시작하는 방법이다. 기동전류는 전동기가 정지 상태에서 처음 돌기 시작할 때 흐르는, 평소보다 훨씬 큰 전류이다.

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기동법은 먼저 회전자 구조와 관계가 있다. 고정자 쪽에서 전압을 낮추는 방법은 농형과 권선형 모두 쓸 수 있고, 회전자 쪽에서 저항을 붙이는 방법은 권선형만 쓸 수 있다. 권선형은 회전자 코일의 끝을 슬립링으로 밖에 꺼내 두어서 기동할 때 슬립링에 저항을 붙일 수 있고, 이것이 2차 저항법이다. 저항으로 전류를 줄이면서 토크는 오히려 키울 수 있고, 기동이 끝나면 저항을 차례로 줄여 없앤다(2013-06-02 시행 56번 해설). 농형 회전자는 막대를 고리로 묶은 구조라 밖에서 저항을 붙일 수 없으므로 2차 저항법은 쓰지 못한다.

농형에 주로 쓰는 기동법은 고정자(1차) 쪽을 다룬다. 그 가운데 전전압 기동은 전동기 단자에 정격전압을 직접 가하는 가장 간단한 방법으로, 별도의 감압 장치가 없어 소용량 농형 전동기의 기동법이다. 기동 순간에는 슬립이 1 이고 전동기가 리액턴스 성분이 큰 부하처럼 보여 큰 전류가 흐르고 역률이 낮다. 정격전압을 곧바로 가하는 방식이므로 「기동 시간이 길다」는 설명은 맞지 않다(2019-03-03 시행 49번 해설).

전압을 낮추어 기동전류를 줄이는 고정자 쪽 방법에는 리액터 기동과 기동보상기가 있다. 리액터 기동은 1차 회로에 리액터를 직렬로 넣어 기동전압을 낮추고, 기동보상기는 단권변압기(권선 하나에서 중간 단자를 뽑아 전압을 낮추는 변압기)로 전압을 일시적으로 낮춰 기동전류를 제한한 뒤 기동이 끝나면 전체 전압으로 바꾸어 운전한다. 기동보상기법은 큰 농형에 쓴다고 한다(2013-06-02 시행 56번 해설).

Y-Δ 기동은 기동할 때 고정자 권선을 Y 결선으로 잇고, 속도가 오르면 스위치로 Δ 결선으로 바꾸어 운전하는 방법이다. Y 결선에서는 한 상에 걸리는 전압(상전압)이 선간전압의 $\frac{1}{\sqrt{3}}$ 이고, Δ 결선에서는 상전압이 선간전압과 같아 1배이다. 따라서 정격전압을 선간전압으로 보면 기동 때 각 상에 $\frac{1}{\sqrt{3}}$ 배, 운전 때 1배가 걸리며, 기동전류는 Δ 결선으로 전전압 기동할 때의 $\frac{1}{3}$ 로 줄어든다.

전압을 낮춰 기동하면 기동전류가 줄지만 토크도 함께 줄어든다. 유도전동기의 토크는 전압의 제곱에 비례하기 때문이다( $T\propto V^{2}$ ). 3상 농형 유도전동기의 전전압 기동토크가 전부하 토크 $T$ 의 1.8배일 때 기동보상기로 전압을 전전압의 $\frac{2}{3}$ 로 낮추면, 기동토크는 $1.8T\times\left(\frac{2}{3}\right)^{2}=1.8T\times\frac{4}{9}=0.8T$ 이다(2010-05-09 시행 43번, 2021-05-15 시행 57번).

3 이 개념이 나온 기출문제

해설·법령 근거까지 가입 없이 보실 수 있습니다. 최신 5개년 문항은 여기 나오지 않습니다.

4 체크리스트 + 암기팁

암기팁 권선형 = 슬립링 = 2차 저항 기동.

암기팁 농형 기동 = 1차 쪽(전전압·Y-Δ·리액터·기동보상기) · 권선형 = 2차 저항.

함정 주의 극수 변환은 기동법처럼 보여도 속도제어법이다. Y-Δ·기동보상기·2차 저항은 모두 기동전류를 줄이는 방법이고, 극수 변환만 이 목적과 관계가 없다.

「농형에 쓸 수 없는(틀린·옳지 않은) 기동법」 문제의 답은 2차 저항에 의한 기동이다. 2차 저항 기동은 회전자 회로에 저항을 넣어야 해서 권선형 전용이고, 전전압·Y-Δ·리액터·기동보상기는 고정자(1차) 쪽을 다루는 방법이다.
「3상 권선형 유도전동기의 기동법」을 물으면 2차 저항법이다. 전전압 기동법·기동 보상기법·Y-Δ 기동법은 농형에 주로 쓰는 방법으로 나온다.
전압을 낮춰 기동할 때의 토크는 전압을 낮춘 비율을 제곱해 곱한다( $T\propto V^{2}$ ). 전전압 기동토크가 전부하 토크 $T$ 의 1.8배이고 전압이 $\frac{2}{3}$ 이면 $0.8T$ 이다. 보기 $3.0T$ 는 전압을 낮췄는데 토크가 오히려 늘어난 셈이 되어 맞지 않고, $0.6T$ · $0.3T$ 도 이 계산 결과와 맞지 않는다.

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토크 계산은 두 배율을 곱하는 순서로 한다. 먼저 전압을 낮춘 비율을 제곱해 토크 배율을 구하고, 거기에 전전압 기동토크 비를 곱한다. 전압이 $\frac{1}{\sqrt{3}}$ 배이면 $\left(\frac{1}{\sqrt{3}}\right)^{2}=\frac{1}{3}$ 배이고, 전전압 기동토크가 전부하 토크의 $\frac{1}{3}$ 인 전동기라면 $\frac{1}{3}\times\frac{1}{3}=\frac{1}{9}$ 배가 된다(2010-07-25 시행 50번 해설).
「전전압 기동에 대한 설명으로 틀린 것」: 「소용량으로 기동 시간이 길다」가 틀린 설명이다. 기동 시에 역률이 좋지 않다, 소용량 농형 전동기의 기동법이다, 전동기 단자에 직접 정격전압을 가한다는 설명은 맞다.
「기동법으로 사용되지 않는 것」: 극수 변환은 동기속도를 바꾸는 속도제어법이라 기동법이 아니다. 단권변압기로 전압을 일시 강하시켜 기동전류를 제한하는 방법의 이름은 기동 보상기에 의한 기동이다.

5 예제 — 이 개념, 실제로 이렇게 나왔습니다

2010년 2차 전기기기 43번 — 감압 기동 시 기동토크어떤 3상 농형유도전동기의 전전압 기동 토크는 전부하의 1.8배이다. 이 전동기에 기동보상기를 써서 전전압의 2/3로 낮추어 기동하며, 기동 토크는 전부하 T와 어떤 관계인가?계산해설 보기 →2013년 2차 전기기기 56번 — 권선형의 기동법 고르기다음 중 3상 권선형 유도 전동기의 기동법은?옳은 것 고르기해설 보기 →2019년 1차 전기기기 49번 — 전전압 기동의 틀린 설명3상 유도전동기의 기동법 중 전전압 기동에 대한 설명으로 틀린 것은?옳지 않은 것 고르기해설 보기 →

6 이론 근거 — 정의가 곧 정답입니다항목 12개 · 눌러서 펼치기눌러서 닫기

유도전동기의 기동법

농형은 전전압·Y-Δ·리액터·기동보상기 등 1차 전압을 낮추는 방법으로, 권선형은 2차 회로의 저항을 넣는 방법으로 기동한다.

출처: 기출 해설의 이론 근거 · 이 개념 기출 13문항 중 2문항이 인용

Y-Δ 기동법

Y결선 기동 시 상 전압은 선간전압의

1/\sqrt{3}

, 기동 전류는 Δ결선 직접 기동의

1/3

이다.