유도 전동기 기동 Induction motor starting
플라이휠 효과(GD2)
농형 전동기로 FAN 과 같은 고관성 부하를 기동할 경우, 기동 가속중에 회전자 도체에 발생하는
큰 손실로 인한 온도상승을 전동기 설계시 검토해야 한다.
2. 농형 전동기의 기동시 토오크
부하를 정격 회전속도까지 가속시키기 위해서는 가속중 전동기 토오크가 부하 토오크보다
상당히 커야 한다. 즉, 고관성 부하(GD2 가 큰 부하)를 기동시킬 경우 토오크가 큰 전동기를
필요로 한다.
3. 기동시 열손실
임의의 GD2 를 가진 부하를 무부하 기동할 때 회전자에 발생하는 손실은 이론적으로는
가속에너지 즉,가속후 회전체에 축적된 에너지에 상당한다.
Ws : 에너지 [Ws]
J : SI 단위의 관성 모멘트 [kgm2]
GD2 : 플라이휠 효과 [kgm2]
N : 가속후의 회전속도 [rpm]
실제 기동시는 부하 토오크가 존재하므로 회전자에 발생하는 손실은 상기 값보다도 증가한다.
Ws’ : 부하 토오크를 고려한 경우의 에너지
TM : 전동기 토오크
Ta : 가속 토오크
고정자에는 아래와 같은 손실이 발생한다.
Wss’ : 고정자 권선에 발생하는 에너지 [Ws]
R1 : 한 상당 고정자 권선 저항
R2 : 한 상당 회전자 권선 저항 (1 차 환산치)
Note : 감전압 기동시 전전압 기동시 보다 손실이 증가한다.
4. 농형 전동기의 기동시간
ΣGD2 : 전동기축으로 환산한 부하와 전동기 회전자의 전관성 모멘트 [kgm2]
J : 전동기축으로 환산한 부하와 전동기 회전자의 SI 단위 전관성 모멘트 [kgm2]
N : 가속 완료시의 회전속도 [rpm]
Ta: 평균 가속 토오크 [kgm 또는 Nm]
전전압 기동시의 평균 가속 토오크 개략치는 다음과 같이 구한다.
TL : 가속중 평균 부하 토오크
가속중 평균 부하 토오크의 개략치는 다음과 같이 결정합니다.
1) 정토오크 부하의 경우, 가속후 부하 토오크가 Tr 과 같은 경우 : TL = Tr
2) 부하토오크가 회전속도의 2 승에 비례하는 부하의 경우
a) 가속후 부하 토오크가 Tr 과 같은 경우 : TL = 0.34Tr
b) 가속후 부하 토오크가 Tr/2 과 같은 경우 : TL =
0.17Tr
짧은 주기로 반복하여 재기동하는 전동기의 경우 세밀한 설계 검토가 필요하며, 고관성
및 부하 토오크가 큰 경우는 전동기의 기동불능 현상이 발생할 경우도 있으므로 큰 사이즈의
전동기를 사용하거나 권선형 전동기를 사용하여야 한다.
5. 기동시 온도상승
1) Stator Winding
Ia : 기동전류
R1w : Stator 권선 저항
Gcu1 : Stator 권선의 Copper 중량
ta : 기동시간
C : 비열 (Copper : 388, Al : 897)
1.0~1.5 : Factor for Temp. flow from coil to core
2) Rotor Bar
ΣGD2 : 전동기축으로 환산한 부하와 전동기 회전자의 전관성 모멘트 [kgm2]
Ns : 동기속도 [rpm]
TM: Motor 토오크 평균치[kgm 또는 Nm]
TL: 부하 토오크 평균치[kgm 또는 Nm]
C : 비열 (Copper : 388, Al : 897)
G : Al Bar + 1/2(Ring 무게)
FA : Reducing factor for Temp. rising at starting
6. 기동 능력 (Starting Capability)
1) Cold Condition 에서의 연속 기동 가능 회수
2) Hot Condition 에서의 연속 기동 가능 회수
7. Thermal Limit Curve
Rotor 구속시 시간당 온도 상승을 η 라 하면,
1) 열상태(Hot Condition)에서 Motor 가 견딜수 있는 시간
즉, Rotor 구속시 열상태에서는 Motor 가 A sec 견딜수 있다.
2) 냉상태(Cold Condition)에서 Motor 가 견딜수 있는 시간
즉, Rotor 구속시 냉상태에서는 Motor 가 B sec 견딜수 있다.
기동전류 600%,
HOT 상태에서 MOTOR 가 견딜수 있는 시간 A : 9 sec
COLD 상태에서 MOTOR 가 견딜수 있는 시간 B : 11 sec
⊙ 유도 전동기 기동 Induction motor starting
