유도 모터

좌측에 엔드 커버가 있고 우측에 냉각 팬을 나타내는 엔드 커버가 없는 3상 완전 인클로저드 팬 냉각(TEFC) 유도 모터.TEFC 모터에서 내부 열 손실은 주로 강제 공기 대류에 의해 인클로저 핀을 통해 간접적으로 방산됩니다.

TEFC 유도 모터의 스테이터를 통한 컷어웨이 뷰. 내부 공기 순환 베인이 있는 로터를 보여줍니다.이러한 모터의 대부분은 대칭 전기자를 가지고 있으며, 프레임은 반대편에 전기 연결 박스(표시되지 않음)를 배치하기 위해 반전될 수 있습니다.

유도모터 또는 비동기모터는 스테이터 ^[1]권선의 자기장으로부터의 전자유도에 의해 토크를 발생시키는 데 필요한 로터 내의 전류가 얻어지는 교류전동기이다.따라서 ^[a]로터에 전기적 연결 없이 유도 모터를 만들 수 있습니다.유도 모터의 로터는 권상형 또는 다람쥐 케이지형일 수 있습니다.

3상 다람쥐 케이지 유도 모터는 자동 시동, 신뢰성 및 경제성이 뛰어나 산업용 드라이브로 널리 사용되고 있습니다.단상유도모터는 선풍기와 같은 가전제품과 같은 작은 부하에 광범위하게 사용된다.기존에는 고정 속도 서비스에서 사용되었지만, 유도 모터는 가변 속도 서비스에서 가변 주파수 드라이브(VFD)와 함께 점점 더 많이 사용되고 있습니다.VFD는 가변 토크 원심 팬, 펌프 및 압축기 부하 애플리케이션의 기존 및 예상 유도 모터에 특히 중요한 에너지 절약 기회를 제공합니다.다람쥐 케이지 유도 모터는 고정 속도 및 가변 주파수 구동 애플리케이션 모두에서 매우 널리 사용됩니다.

역사

세르비아 베오그라드에 있는 테슬라 박물관에 있는 니콜라 테슬라 최초의 유도 모터 모델

중앙 3개의 적층만 보여주는 다람쥐 케이지 로터 구조

1824년 프랑스 물리학자 프랑수아 아라고는 아라고의 회전이라고 불리는 회전 자기장의 존재를 공식화했다.Walter Baily는 1879년 수동으로 스위치를 켜고 끄면서 최초의 원시 유도 ^[2]^[3]^[4]^[5]^[6]^[7]^[8]모터로 이를 시연했습니다.

최초의 정류자 없는 단상 AC 유도 모터는 헝가리 엔지니어 Otto Blatthy에 의해 발명되었습니다. 그는 단상 모터를 그의 발명인 전기 계량기를 ^[9]^[10]추진하기 위해 사용했습니다.

최초의 교류 정류자 없는 다상 유도 모터는 갈릴레오 페라리스와 니콜라 테슬라에 의해 독립적으로 발명되었으며, 작동 중인 모터 모델은 1885년 전자와 1887년 후자에 의해 시연되었습니다.테슬라는 1887년 10월과 11월에 미국 특허를 출원했고 1888년 5월에 이들 특허 중 일부를 부여받았다.1888년 4월, 토리노 왕립 과학 아카데미는 그의 AC 다상 모터에 대한 Ferraris의 연구를 ^[5]^[11]모터 작동의 기초를 상세히 발표했습니다.5월 1888년 테슬라 미국 전기 공학회에(AIEE)[12][13][14][15]기술 종이 A 새로운 제도 전류 모터스와 트랜스포머에[16]3four-stator-pole 모터 유형:하나는 사극 로터가non-self-starting 자기 저항 전동기 형성하는 것을 설명하는 제시했다 다른 상처를 회전자가 자신으로.유도 -starting모터, 그리고 세 번째는 로터 권선에 개별적으로 여자 DC 전원을 공급하는 진정한 동기 모터입니다.

당시 교류전력 시스템을 개발하던 조지 웨스팅하우스는 1888년 테슬라의 특허를 허가하고 페라리의 유도모터 ^[17]개념에 대한 미국 특허 옵션을 구입했다.테슬라는 컨설턴트로 1년간 고용되기도 했다.웨스팅하우스 직원 C. F. 스콧은 테슬라를 돕도록 임명되었고 후에 웨스팅하우스에서 ^[12]^[18]^[19]^[20]유도 모터의 개발을 맡았다.3상 개발을 꾸준히 추진한 미하일 돌리보-도브로볼스키는 1889년 케이지-로터 유도 모터와 ^[21]^[22]1890년 3림 변압기를 발명했습니다.게다가, 그는 테슬라의 모터가 2상 맥동 때문에 실용적이지 않다고 주장했고, 이것이 그가 3상 작업을 ^[23]계속하도록 자극했다.Westinghouse는 1892년에 최초의 실용적인 유도 모터를 달성하고 1893년에 다상 60Hz 유도 모터 라인을 개발했지만, 이러한 초기 Westinghouse 모터들은 B. G. Lamme가 회전 막대 권선 ^[12]로터를 개발하기 전까지 권선 로터가 있는 2상 모터였다.

GE(General ^[12]Electric Company)는 1891년에 3상 유도 모터를 개발하기 시작했습니다.1896년까지, 제너럴 일렉트릭과 웨스팅 하우스는 후에 다람쥐 케이지 ^[12]로터라고 불리는 바 와인딩 로터 디자인을 위한 교차 라이선스 계약을 체결했습니다.Arthur E. Kennelly는 ^[24]AC 문제 분석에서 90° 회전 연산자를 지정하기 위해 복소수의 전체 유의성을 최초로 이끌어냈다.GE의 Charles Proteus Steinmetz는 현재 일반적으로 유도 모터 Steinmetz 등가 ^[12]^[25]^[26]^[27]회로로 알려진 분석 모델을 포함하여 AC 복합량의 적용을 크게 개발했습니다.

이러한 발명과 혁신을 통해 유도 모터가 개선됨에 따라 현재 100마력 유도 모터가 ^[12]1897년 7.5마력 모터와 동일한 장착 치수를 갖게 되었습니다.

작동 원리

3상 모터

3상 전원 공급 장치는 유도 모터에서 회전 자기장을 제공합니다.

고유 슬립 – 스테이터 필드 및 로터의 회전 주파수가 동일하지 않음

유도 및 동기 모터 모두에서 모터의 스테이터에 공급되는 AC 전원은 AC 진동과 동기하여 회전하는 자기장을 생성합니다.동기 모터의 로터는 스테이터 필드와 같은 속도로 회전하는 반면 유도 모터의 로터는 스테이터 필드보다 다소 느린 속도로 회전합니다.따라서 유도 모터 스테이터의 자기장은 로터를 기준으로 변화하거나 회전합니다.이는 외부 ^[28]임피던스를 통해 모터 2차 권선이 단락되거나 닫힐 때 유도 모터의 로터에 반대 전류를 유도합니다.회전 자속은 변압기의 2차 권선에서 유도되는 전류와 유사한 방식으로 ^[29]로터의 권선에 전류를 유도합니다.

로터 권선의 유도 전류는 차례로 로터에 스테이터 장과 반응하는 자기장을 생성합니다.생성되는 자기장의 방향은 렌즈의 법칙에 따라 로터 권선을 통한 전류 변화에 반대한다.로터 권선의 유도 전류의 원인은 회전 스테이터 자기장이므로, 로터 권선의 전류 변화에 반대하기 위해 로터가 회전 스테이터 자기장 방향으로 회전하기 시작합니다.로터는 유도 로터 전류 크기가 로터 회전 시 가해지는 기계적 부하가 토크로 균형을 이룰 때까지 가속됩니다.동기 속도로 회전하면 유도 로터 전류가 발생하지 않으므로 유도 모터는 항상 동기 속도보다 약간 느리게 작동합니다.표준 Design B 토크 곡선 유도 ^[30]모터의 경우 실제 속도와 동기 속도 사이의 차이 또는 "슬립"은 약 0.5%에서 5.0%까지 다양합니다.유도 모터의 본질적인 특징은 동기식 또는 직류 기계에서와 같이 개별적으로 들뜨거나 영구 자석 ^[28]모터에서처럼 자기화되지 않고 유도에 의해서만 생성된다는 것입니다.

로터 전류를 유도하려면 물리적 로터의 속도가 스테이터의 회전 자기장( $\$ }) $n_{s}$ 보다 낮아야 합니다. 그렇지 않으면 자기장이 로터 도체에 대해 움직이지 않고 전류가 유도되지 않습니다.로터 속도가 동기 속도 이하로 떨어지면 로터 내 자기장의 회전 속도가 증가하여 권선에 더 많은 전류를 유도하고 더 많은 토크를 생성합니다.로터에 유도되는 자기장의 회전 속도와 스테이터의 회전 속도 사이의 비율을 "슬립"이라고 합니다.부하가 걸리면 속도가 떨어지고 슬립이 증가하여 부하를 회전시키기에 충분한 토크를 생성합니다.이러한 이유로 유도 모터를 "비동기 모터"^[31]라고 부르기도 합니다.

유도모터는 유도발생기로 사용할 수도 있고, 직접 직선운동을 발생시킬 수 있는 직선유도모터를 형성하기 위해 전개할 수도 있다.유도 모터의 생성 모드는 로터를 자극해야 하기 때문에 복잡합니다. 로터는 잔류 자화만으로 시작됩니다.경우에 따라서는 잔류 자화만으로도 부하가 걸린 모터를 스스로 들뜨게 할 수 있습니다.따라서 모터를 스냅하여 활선 그리드에 순간적으로 연결하거나, 초기 잔류 자력에 의해 충전된 캐패시터를 추가하여 작동 중에 필요한 무효 전력을 제공해야 합니다.역률 보상기 역할을 하는 동기 모터와 병렬로 유도 모터를 작동시키는 것도 유사합니다.그리드에 평행한 제너레이터 모드의 특징은 로터 속도가 주행 모드보다 높다는 것입니다.그러면 활성 에너지가 ^[2]그리드에 공급됩니다.유도 모터 제너레이터의 또 다른 단점은 상당한 자화 전류₀ I = (20–35)%를 소비한다는 것입니다.

동기 속도

AC 모터의 동기 속도 $\$ \displaystyle $f_{s$ 는 스테이터의 자기장의 회전 속도입니다.

f_{s}={2f \over p}

s

f_{s}={2f \over p}

f_{s}={2f \over p}

f_{s}={2f \over p}

f_{s}={2f \over p}

{

displaystyle

f

_

{ s } = { 2

f

\

over

p

f_{s}={2f \over p}

} ,

$f$ 서f {\ $displaystyle$ f $f$ }는 전원 공급기의 $,$ p {\ $displaystyle$ p $}$ 는 $p$ 자기 극의 수, $f_{s}$ ${\$ }}는 $f_{s}$ 기계의 동기 속도입니다.헤르츠 단위의 $f$ $n_{s}$ {\ $displaystyle$ f $}$ 및 $n_{s}$ 단위의 n {\ $displaystyle$ n_ ${$ 동기 $n_{s}$ 속도의 $경우$ 공식은 다음과 같습니다.

n_{s}={2f \over p}\cdot \left({\frac {60\ \mathrm {seconds} }{\mathrm {minute} }}\right)={120f \over {p}}\cdot \left({\frac {\mathrm {seconds} }{\mathrm {minute} }}\right)

s

n_{s}={2f \over p}\cdot \left({\frac {60\ \mathrm {seconds} }{\mathrm {minute} }}\right)={120f \over {p}}\cdot \left({\frac {\mathrm {seconds} }{\mathrm {minute} }}\right)

n_{s}={2f \over p}\cdot \left({\frac {60\ \mathrm {seconds} }{\mathrm {minute} }}\right)={120f \over {p}}\cdot \left({\frac {\mathrm {seconds} }{\mathrm {minute} }}\right)

n_{s}={2f \over p}\cdot \left({\frac {60\ \mathrm {seconds} }{\mathrm {minute} }}\right)={120f \over {p}}\cdot \left({\frac {\mathrm {seconds} }{\mathrm {minute} }}\right)

n_{s}={2f \over p}\cdot \left({\frac {60\ \mathrm {seconds} }{\mathrm {minute} }}\right)={120f \over {p}}\cdot \left({\frac {\mathrm {seconds} }{\mathrm {minute} }}\right)

（

n_{s}={2f \over p}\cdot \left({\frac {60\ \mathrm {seconds} }{\mathrm {minute} }}\right)={120f \over {p}}\cdot \left({\frac {\mathrm {seconds} }{\mathrm {minute} }}\right)

s

n_{s}={2f \over p}\cdot \left({\frac {60\ \mathrm {seconds} }{\mathrm {minute} }}\right)={120f \over {p}}\cdot \left({\frac {\mathrm {seconds} }{\mathrm {minute} }}\right)

n_{s}={2f \over p}\cdot \left({\frac {60\ \mathrm {seconds} }{\mathrm {minute} }}\right)={120f \over {p}}\cdot \left({\frac {\mathrm {seconds} }{\mathrm {minute} }}\right)

n_{s}={2f \over p}\cdot \left({\frac {60\ \mathrm {seconds} }{\mathrm {minute} }}\right)={120f \over {p}}\cdot \left({\frac {\mathrm {seconds} }{\mathrm {minute} }}\right)

n

n_{s}={2f \over p}\cdot \left({\frac {60\ \mathrm {seconds} }{\mathrm {minute} }}\right)={120f \over {p}}\cdot \left({\frac {\mathrm {seconds} }{\mathrm {minute} }}\right)

s

n_{s}={2f \over p}\cdot \left({\frac {60\ \mathrm {seconds} }{\mathrm {minute} }}\right)={120f \over {p}}\cdot \left({\frac {\mathrm {seconds} }{\mathrm {minute} }}\right)

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n_{s}={2f \over p}\cdot \left({\frac {60\ \mathrm {seconds} }{\mathrm {minute} }}\right)={120f \over {p}}\cdot \left({\frac {\mathrm {seconds} }{\mathrm {minute} }}\right)

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=

n_{s}={2f \over p}\cdot \left({\frac {60\ \mathrm {seconds} }{\mathrm {minute} }}\right)={120f \over {p}}\cdot \left({\frac {\mathrm {seconds} }{\mathrm {minute} }}\right)

f p

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n

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n_{s}={2f \over p}\cdot \left({\frac {60\ \mathrm {seconds} }{\mathrm {minute} }}\right)={120f \over {p}}\cdot \left({\frac {\mathrm {seconds} }{\mathrm {minute} }}\right)

e

）

（

display style n_{s

}= {

2f

\

over p}\cdot \ frac

{60 \

mathrac

{ seconds } } } = {\

mathright

} \ minute } } } = {\ minute } } } =

120

fright}

예를 들어, 4극, 3상 모터의 $경우$ p{ $displaystyle$ $p$ $}$ = $p$ 4 및 $n_{s}={120f \over 4}$ $n_{s}={120f \over 4}$ $n_{s}={120f \over 4}$ $n_{s}={120f \over 4}$ 4 {{ $s}$ = {120f \ $over$ 4 $}$ = $n_{s}={120f \over 4}$ 1,500RPM( $f$ { $displaystyle$ f} = $f$ 50Hz의 $경우$ )및 1,800RPM(f $($ $f$ {displaystyle f $}$ = $f$ 60Hz의 $경우$ ) 동기 속도)입니다.

$p$ 의 수 p $\style$ p는 위상당 코일 그룹의 수와 동일합니다.3상 모터에서 상당 코일 그룹의 수를 확인하려면 코일 수를 세어 상 수(3)로 나눕니다.코일이 스테이터 코어의 여러 슬롯에 걸쳐 있을 수 있으므로 코일을 세는 데 시간이 걸릴 수 있습니다.3상 모터의 경우 총 12개의 코일 그룹을 세면 4개의 자극이 있습니다.12극 3상 기계의 경우 36개의 코일이 있습니다.로터의 자극 수는 스테이터의 자극 수와 동일합니다.

각각 위 오른쪽과 왼쪽에 있는 두 그림은 각 극이 60° 간격으로 설정된 3개의 극 쌍으로 구성된 2극 3상 기계를 나타낸다.

미끄러지다

미끄러짐의 함수로서의 일반적인 토크 곡선(여기서 "g"로 표시됨)

슬립(\ $displaystyle$ s $s$ 은 동기 속도와 동작 속도의 차이(rpm 또는 동기 속도의 비율)로 정의됩니다.따라서

s=snfrac {n_{s}-n_{r}{n_{s}},

$n_{s}$ 서 n $(\$ 은 $n_{s}$ 스테이터 전기 속도이고, $(\$ 은 $n_r$ 로터의 기계적 ^[34]^[35]속도입니다.슬립은 동기 속도에서 0부터 로터가 정지할 때 1까지 변화하며 모터의 토크를 결정합니다.단락 로터 권선은 저항이 작기 때문에 작은 슬립이라도 로터에 큰 전류를 유도하여 상당한 ^[36]토크를 생성합니다.최대 정격 부하에서 슬립은 소형 또는 특수 목적 모터의 경우 5% 이상에서 대형 ^[37]모터의 경우 1% 미만까지 다양합니다.서로 다른 크기의 모터를 기계적으로 연결할 ^[37]경우 이러한 속도 변화로 인해 부하 분산 문제가 발생할 수 있습니다.슬립을 줄이기 위해 다양한 방법을 사용할 수 있으며, VFD는 종종 최고의 ^[37]솔루션을 제공합니다.

토크

표준 토크

A) 단상, B) 다상 케이지, C) 다상 케이지 딥 바, D) 다상 케이지의 4종류 유도 모터의 속도 토크 곡선

NEMA Design B 모터의 일반적인 속도 토크 곡선

AC유도모터용 과도용액(완전 정지 상태에서 다양한 부하에서 작동 지점까지)

표준 NEMA Design B 다상유도모터의 일반적인 속도-토크 관계는 오른쪽 곡선과 같다.원심 펌프 및 팬과 같은 대부분의 저성능 부하에 적합한 Design B 모터는 다음과 같은 일반적인 토크 ^[30]^[b]범위에 의해 구속됩니다.

브레이크다운 토크(피크 토크), 정격 토크의 175~300%
록트로터 토크(100% 슬립 시 토크), 정격 토크의 75~275%
풀업 토크, 정격 토크의 65~190%.

모터의 정상 부하 범위에서 토크의 기울기는 거의 선형 또는 슬립에 비례합니다. 이는 로터 저항을 슬립으로 나눈 값( $R_{r}'/s$ r $R_{r}'/s$ † / $R_{r}'/s$ {\ $style$ R_ ${r}/s$ 이 선형 방식으로 ^[38]토크를 지배하기 때문입니다.정격 부하 이상으로 부하가 증가함에 따라 스테이터 및 로터 누출 리액턴스 계수가 $R_{r}'/s$ r $R_{r}'/s$ µ / $R_{r}'/s$ { $displaystyle R_{r}/s}$ 에 $R_{r}'/s$ 비해 점차적으로 중요해져 토크가 파괴 토크로 커브됩니다.부하 토크가 고장 토크 이상으로 증가하면 모터가 정지합니다.

시작하는

소형 유도 모터에는 분할 단상, 음영 극 단상 및 다상의 세 가지 기본 유형이 있습니다.

2극 단상 모터에서는 토크가 100% 슬립(제로 속도)으로 0이 되므로 시작 토크를 제공하기 위해 음영 극과 같은 스테이터를 변경해야 합니다.단상 유도 모터는 모터에 회전계를 제공하기 위해 별도의 시동 회로가 필요합니다.이러한 단상 모터 내의 정상적인 작동 권선은 로터를 어느 방향으로든 회전시킬 수 있으므로 시동 회로가 작동 방향을 결정합니다.

음영 극 모터의 자속.

일부 소형 단상 모터에서는 극의 일부를 회전시키는 구리 와이어를 사용하여 시동을 걸 수 있습니다. 이러한 극을 가리개 극이라고 합니다.이 방향에서 유도되는 전류는 공급 전류보다 늦어지며, 극면의 음영 부분 주위에 지연된 자기장을 생성합니다.그러면 모터를 시동하는 데 충분한 회전 전계 에너지가 할당됩니다.이러한 모터는 일반적으로 데스크 팬이나 레코드 플레이어와 같은 용도로 사용됩니다. 필요한 시동 토크가 낮기 때문입니다.또, 다른 AC모터 설계에 비해 모터의 코스트나 시동 방법의 삭감에 비해, 저효율성은 충분히 견딜 수 있습니다.

보다 큰 단상모터는 분할모터이며, 제2의 스테이터 권선에 동상전류가 공급됩니다.이러한 전류는 콘덴서를 통해 권선을 공급하거나 주권선으로부터 다른 인덕턴스 및 저항값을 수신함으로써 생성될 수 있습니다.캐패시터-시동 설계에서는 모터가 속도에 도달하면 두 번째 권선이 분리되며, 일반적으로 모터축의 중량에 작용하는 원심 스위치 또는 서미스터에 의해 두 번째 권선을 통과하는 전류가 경미한 수준으로 감소합니다.캐패시터 구동 설계로 구동 시 두 번째 권선이 계속 켜져 있어 토크가 향상됩니다.저항 시작 설계는 시동 권선과 직렬로 삽입된 스타터를 사용하여 리액턴스를 생성합니다.

자동 시동식 다상 유도 모터는 정지 상태에서도 토크를 생성합니다.사용 가능한 다람쥐 케이지 유도 모터 시동 방법에는 직접 온라인 시동, 저전압 원자로 또는 자동 변압기 시동, 스타델타 시동 또는 새로운 솔리드 스테이트 소프트 어셈블리 및 물론 가변 주파수 구동(VFD)^[39]이 포함된다.

다상 모터에는 서로 다른 속도-토크 특성을 제공하는 모양의 로터 바가 있습니다.로터 바 내 전류 분포는 유도 전류의 주파수에 따라 달라집니다.정지 상태에서 로터 전류는 스테이터 전류와 동일한 주파수로 케이지 로터 바의 최외부(피부 효과에 의해)로 이동하는 경향이 있습니다.다양한 막대 모양은 유용한 다양한 속도 토크 특성과 시동 시 돌입 전류를 제어할 수 있습니다.

다상 모터는 본질적으로 자체 시동이지만 시동 및 풀업 토크 설계 한계는 실제 부하 조건을 극복할 수 있을 정도로 높아야 합니다.

권상 로터 모터에서는 슬립 링을 통해 외부 저항으로 로터 회로를 연결함으로써 가속 제어 및 속도 제어 목적을 위한 속도 토크 특성을 변경할 수 있습니다.

스피드 컨트롤

저항

가변 주파수 드라이브에 사용되는 등 다양한 모터 입력 주파수에 대한 일반적인 속도-토크 곡선

반도체 파워 일렉트로닉스가 개발되기 전에는 주파수를 바꾸는 것이 어려웠고, 케이지 유도 모터는 주로 고정 속도 애플리케이션에 사용되었습니다.전기 오버헤드 크레인과 같은 애플리케이션은 DC 드라이브 또는 회전자 회로 연결을 위한 슬립 링이 있는 권상 회전자 모터(WRIM)를 사용하여 상당한 범위의 속도 제어를 가능하게 했다.단, WRIM의 저속 동작과 관련된 저항 손실은 특히 일정한 ^[40]부하에 대한 주요 비용 단점입니다.대형 슬립 링 모터 드라이브(슬립 에너지 회수 시스템이라고 함)는 아직 사용 중인 것으로, 로터 회로에서 에너지를 회수하고 이를 수리한 후 VFD를 사용하여 전원 시스템으로 되돌립니다.

캐스케이드

한 쌍의 슬립링 모터 속도는 캐스케이드 연결 또는 연결로 제어할 수 있습니다.한 모터의 로터는 다른 ^{[citation needed]}모터의 스테이터에 연결됩니다.두 개의 모터도 기계적으로 연결되어 있으면 절반 속도로 작동합니다.이 시스템은 한때 FS Class E.333과 같은 3상 교류 철도 기관차에 널리 사용되었습니다.그러나 금세기 초까지 이러한 캐스케이드 기반 전기기계 시스템은 전력 반도체 소자 ^[41]솔루션을 사용하여 훨씬 더 효율적이고 경제적으로 해결되었습니다.

가변 주파수 드라이브

많은 산업용 가변 속도 애플리케이션에서 DC 및 WRIM 드라이브는 VFD로 공급되는 케이지 유도 모터로 대체되고 있습니다.많은 부하의 비동기 모터 속도를 제어하는 가장 일반적인 효율적인 방법은 VFD를 사용하는 것입니다. 비용과 신뢰성에 대한 고려 사항으로 인해 VFD를 채택하는 장벽은 지난 30년 동안 상당히 줄어들어 드라이브 기술이 새로 설치된 ^[42]모터의 30-40%에 이르는 것으로 추정됩니다.

가변 주파수 드라이브는 유도 모터의 스칼라 또는 벡터 제어를 구현합니다.

스칼라 제어를 사용하면 위상 제어 없이 전원 전압의 크기와 주파수만 제어됩니다(로터 위치에 의한 피드백 부재).스칼라 제어는 부하가 일정한 용도에 적합합니다.

벡터 제어를 통해 모터의 속도 및 토크를 독립적으로 제어할 수 있으므로 다양한 부하 토크에서 일정한 회전 속도를 유지할 수 있습니다.그러나 센서 비용(항상 그렇지는 않음)과 ^[43]보다 강력한 컨트롤러가 필요하기 때문에 벡터 제어는 더 비쌉니다.

건설

3상(U, W, V), 4극 모터의 전형적인 권선 패턴.폴 와인딩의 인터리빙과 그에 따른 4극장에 주목한다.

유도 모터의 스테이터는 공급 전류를 전달하는 극으로 구성되어 로터를 관통하는 자기장을 유도합니다.자기장의 분포를 최적화하기 위해 권선은 스테이터 주변의 슬롯에 분산되며, 자기장은 같은 수의 북극과 남극을 가집니다.유도 모터는 일반적으로 단상 또는 3상 전원으로 작동하지만, 2상 모터가 존재합니다. 이론적으로 유도 모터에는 여러 개의 위상이 있을 수 있습니다.2개의 권선을 가진 많은 단상모터는 단상전원으로부터 90°의 제2전력을 발생시켜 제2전동기 권선에 공급하기 위해 콘덴서를 사용하기 때문에 2상모터로 볼 수 있다.단상 모터는 기동시에 회전계를 생성하기 위한 몇 가지 메커니즘이 필요합니다.다람쥐 케이지 로터 권선을 사용하는 유도 모터는 회전할 때마다 토크를 부드럽게 하기 위해 로터 바가 약간 기울어져 있을 수 있습니다.

업계 전체에서 NEMA 및 IEC 모터 프레임 크기를 표준화함으로써 샤프트, 풋 마운트, 일반적인 측면 및 특정 모터 플랜지 측면의 치수를 교환할 수 있습니다.개방형 드립 방지(ODP) 모터 설계로 외부와 내부 스테이터 권선의 자유로운 공기 교환이 가능하기 때문에 이러한 유형의 모터는 권선이 더 시원하기 때문에 약간 더 효율적입니다.지정된 정격 전력에서는 속도가 낮을수록 ^[44]더 큰 프레임이 필요합니다.

회전 반전

유도 모터의 회전 방향을 변경하는 방법은 3상 기계인지 단상 기계인지에 따라 달라집니다.3상 모터는 2개의 상접속을 교환함으로써 반전시킬 수 있습니다.정기적으로 방향을 변경해야 하는 모터(예: 호이스트)는 컨트롤러에 필요에 따라 역회전을 위한 추가 스위칭 접점이 있습니다.가변 주파수 구동은 모터에 인가되는 전압의 위상 시퀀스를 전자적으로 변경함으로써 거의 항상 반전을 가능하게 한다.

단상분할모터에서는 시동권선의 접속부를 반전시킴으로써 반전한다.일부 모터는 설치 시 회전 방향을 선택할 수 있도록 시동 와인딩 연결부를 꺼냅니다.시동 권선이 모터 내부에 영구적으로 연결되어 있는 경우 회전감을 역전시키는 것은 비현실적입니다.단상 음영극 모터는 두 번째 음영 권선이 제공되지 않는 한 일정한 회전을 가진다.

역률

유도 모터의 역률은 스테이터 및 로터 누출 및 자화 ^[45]반응으로 인해 일반적으로 최대 부하에서 0.85 또는 0.90에서 무부하 ^[39]시 약 0.20까지 부하에 따라 달라집니다.역률은 개별 모터 기반 또는 선호에 따라 여러 모터를 덮는 공통 버스에 캐패시터를 연결함으로써 개선할 수 있습니다.경제적 고려사항 및 기타 고려사항에서 전력계통이 단일 ^[46]역률로 수정되는 경우는 거의 없습니다.고조파 전류를 사용하는 전력 캐패시터에서는 캐패시터와 변압기 및 회로 리액턴스 ^[47]간의 고조파 공진을 방지하기 위해 전력 시스템 분석이 필요합니다.공진 위험을 최소화하고 전력 시스템 ^[47]분석을 단순화하기 위해 공통 버스 역률 보정을 권장합니다.

효율성.

최대 부하 모터 효율은 약 85~97%이며, 관련 모터 손실은 ^[48]대략 다음과 같이 분류됩니다.

마찰 및 와인디지, 5~15%
철 또는 코어 손실, 15~25%
고정자 손실, 25~40%
로터 손실, 15~25%
부유 하중 손실, 10~20%

전기 모터의 경우 그리스 문자 ^[49]Eta로 표시되는 효율은 출력 기계 전력과 입력 ^[50]전력의 비율로 정의되며 다음 공식을 사용하여 계산됩니다.

$\displaystyle \eta = 출력 기계력\div 입력 전력$

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