3. 유도전동기의 회전 원리(2)

3. 유도전동기의 회전 원리(2)


앞에서 전동기의 회전원리와 유도전동기에서 코일에 전류를 공급하는 방법에 대해 알아보았다. 전동기는 전류공급 방식에 따라 직류전동기와 유도전동기로 나눌 수 있는데 유도전동기는 코일에 전류를 유도해서 공급해줘야 했다. 그리고 이런 유도전류는 유도전동기의 고정자에 3상 교류전류를 공급해주면 쉽게 얻을 수 있었다. 그렇다면 공급된 유도전류가 어떻게 코일의 회전을 가능하게 하는지 확인해보자.

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1. 전동기의 회전 원리
2. 유도전동기에서 코일에 전류를 공급하는 방법 (유도전류를 공급하는 방법)
3. 유도전동기의 원리
4. 유도전동기의 회전 순서

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3. 유도전동기의 원리

(1) 단락된 코일위로 자석이 지나간다고 생각해보자. 자석이 코일 위를 지나는 시점에 위와 같은 방향으로 자기장이 코일을 통과한다.

유도전동기 원리 예시

(2) 자석이 코일 위를 통과해도 단락된 코일은 관성에 의해 자석이 만든 자기장을 유지하려고 한다. 이 자기장을 유지하기 위해서는 '암페어의 오른나사 법칙'에 따라 시계방향으로 도는 유도전류가 필요하다.

유도전동기 원리 예시

*암페어의 오른나사 법칙: 전류에 의해 생기는 자기장의 방향을 알아내기 위한 법칙





(3) 관성에 의해 남아 있는 자기장을 자석으로 표현하면 아래와 같다. 코일 아래 쪽에 위가 S극, 아래가 N극인 자석이 남아있는 것과 같다. 자석이 코일을 벗어나더라도 관성에 의해 코일 아래 자석이 남게 되고 S극이 N극을 따라가게 된다.

유도전동기 원리 예시

유도전동기에서는 이런 원리로 코일이 힘을 받고 회전하게 된다. 3상 교류전류를 고정자에 공급했을 때 자석이 코일 주변을 회전하는 것과 같은 효과를 주게 되고 회전자인 코일이 회전하는 자석을 따라가는 형태가 되어 코일이 회전하게 된다.

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4. 유도전동기의 회전순서
전동기의 고정자에 3상교류전류를 입력했을 때 주기별로 어떻게 코일이 회전하게 되는지 확인해보자.

3상교류전류 I(a),i(b),i(c)를 유도전동기 고정자 a,b,c에 입력한다. (a',b',c'는 a,b,c와 반대극을 가지게 된다.)

유도전동기 3상교류전류 입력

① t = 0 일 때

유도전동기 회전 원리

i(a) = 0 , i(b) = 음수, i(c) = 양수
그러므로 b',c 쪽 고정자는 전류가 나오는 방향이 되고 c',b 쪽 고정자는 전류가 들어가는 방향이 된다. b',c 쪽과 c',b 쪽 각각에서 '암페어 오른나사 법칙'을 이용하면 자기장은 위 방향을 보게 된다. 자기장은 N극에서 S극으로 향하므로 마치 자석이 있는 것과 같은 효과를 줄 수 있다.
(X = 음수 = 전류 들어가는 방향, ● = 양수 = 전류 나오는 방향)





② 1/4주기 일 때

유도전동기 회전 원리

i(a) = 양수 , i(b) = 음수, i(c) = 음수
'암페어 오른나사 법칙'을 이용하면 자기장은 오른쪽 방향을 보게 된다. -> 자석이 회전한 것 같은 효과를 주게 된다.



③ 2/4주기 일 때

유도전동기 회전 원리

i(a) = 0 , i(b) = 양수, i(c) = 음수
'암페어 오른나사 법칙'을 이용하면 자기장은 아래 방향을 보게 된다.



④ 3/4주기 일 때

유도전동기 회전 원리

i(a) = 음수 , i(b) = 양수, i(c) = 양수
'암페어 오른나사 법칙'을 이용하면 자기장은 왼쪽 방향을 보게 된다.



-> 자석의 회전에 따라 코일이 자석을 따라가면서 유도전동기가 회전하게 된다.