14. 유도전동기 기동법 (1)Y-△(와이델타) 기동법

14. 유도전동기 Y-△(와이델타) 기동법에 대해 알아보자.

농형 유도전동기는 권선형 유도전동기와는 다르게 외부저항을 연결해 줄 수 없는 구조로 되어있다. 그래서 '기동법'을 사용해야 한다. 기동법을 사용하지 않으면 모터 기동시 바로 정격전압이 투입되고 큰 기동전류, 기동토크에 의해서 모터의 손상 혹은 배전선의 전압강하를 야기해서 같은 배전선에 물려있는 다른 설비들에도 손상을 줄 수 있다. 기동법을 사용하면 전압을 단계적으로 올려서 모터나 배전선에 무리가 가지 않게 기동가능하다. 기동법은 다양한 종류가 있는데 그 중 Y-△(와이델타) 기동법에 대해 알아보자.

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1. Y-△(와이델타) 기동법의 효과
2. Y-△(와이델타) 기동법에서 전압조정 방법
3. Y-△(와이델타) 기동시 전압이 1/√3배 작아지는 이유

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1. Y-△(와이델타) 기동법의 효과

농형유도전동기의 경우 권선형 유도전동기처럼 외부저항을 연결할 수 없기 때문에 저항을 조절할 수 없다. Y-△기동법에서는 저항을 조정하는 대신 전압을 조정하여 기동전류와 기동토크를 줄일 수 있다. 토크는 전압의 제곱과 비례하고 전류는 전압과 비례한다. 그러므로 전압을 조정하면 기동토크와 기동전류에 변화가 생긴다.

Y-△기동법을 이용하면 기동전압을 1/√3로 줄일 수 있다.

그러면 기동전류는 1/3으로 감소한다. (전압, 전류는 비례하니까 모터 권선 내부 전류는 1/√3로 줄고, 여기서 말하는 기동전류는 선전류, 즉 전압강하에 기여하는 전류)

기동토크는 1/3으로 감소한다.


기동전류와 기동토크가 줄면서
(1)배전계통에 전압강하가 발생하지 않게 된다.
(2)전동기에 열적인 손상이 오지 않게 된다.
(3)모터에 급격한 기동토크로 인한 기계적인 손상이 오지 않게 된다.

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2. Y-△(와이델타) 기동법에서 전압조정 방법

(1) 모터 기동시에는 Y결선으로 기동하다가 (2)모터가 정격속도 근처에 도달하면 △결선으로 기동한다.

유도전동기 Y-△기동 회로

회로에서
(1) MC(Y)가 닫힌 상태로 기동하다가 = Y결선으로 기동하다가

유도전동기 와이델타 기동법 Y결선 측 MC 닫힘

(2) 정격속도 근처에 도달하면 MC(Y)를 열고 MC(D)를 닫아서 정격전압을 넣는다. = △결선으로 기동한다.

유도전동기 와이델타 기동법 델타결선 측 MC 닫힘

이런 과정을 거치게 되면 기동시에 전압을 낮춰서 기동전류와 기동토크를 줄일 수 있다.
다만, Y결선에서 △결선으로 스위칭 되는 부분이 여러단계가 아니라 두단계로 진행되므로 부드럽게 진행되지 않고 전류, 토크가 급격하게 바뀌게 된다. 또한 스위치를 열고 닫으면서 개폐서지에 의한 손상이 발생할 수 있다는 단점이 존재한다.

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3. Y-△(와이델타) 기동시 전압이 1/√3배 작아지는 이유

Y결선에서의 상전압은 선간전압의 1/√3 배 이다.
△결선은 상전압과 선간전압의 크기가 같다.

Y - △ 선간전압, 상전압

위의 그림의 1차측은 Y결선이고 2차측은 △결선이다.
Y결선에서 상전압 V(A)를 보면 선간전압 V(AB)와는 화살표가 다른 곳을 찍고 있는 것을 볼 수 있다.
△결선에서 상전압 V(a)를 보면 선간전압 V(ab)와 화살표가 같은 지점을 가리키고 있는 것을 볼 수 있다.

그러므로 Y결선의 상전압과 선간전압은 다르고, △결선의 상전압과 선간전압은 같다.

Y결선 상전압, 선간전압 크기 비교

Y결선의 선간전압과 상전압의 크기를 페이저도로 비교해보면 위와 같다. 상전압 V(A)는 선간전압 V(AB)의 1/√3 배 임을 확인할 수 있다.


그러므로
기동시 Y결선으로 기동하게 되면 모터에 걸리는 전압은 상전압으로 선간전압의 1/√3 배인 전압이 걸린다.
그러면 1/3배의 기동전류, 기동토크를 얻게 된다.

이 후 정격속도에 가까워져서 스위칭하여 △결선으로 기동하게 되면 선간전압이 상전압에 그대로 걸리게 된다.




전동기 가동시작시에는 Y결선을 이용하여 낮은 전압을 입력하여 안정적으로 기동하고 전동기가 정격속도에 도달하면 △결선을 이용하여 본래의 전압을 공급하는 방법이 '농형 유도전동기 Y-△기동법'이다.