가변 주파수 전원 공급 장치의 보급으로 모터의 시동 문제는 쉽게 해결되었지만, 일반 전원 공급 장치를 사용할 경우 시동에는 여전히 어려움이 있습니다.다람쥐 케이지 로터비동기 전동기는 항상 난제였습니다. 비동기 전동기의 기동 및 운전 성능 분석에서 기동 토크를 높이고 기동 시 전류를 줄이기 위해서는 회전자 저항을 더 크게 해야 하지만, 운전 중에는 회전자 동손을 줄이고 전동기 효율을 향상시키기 위해서는 회전자 저항을 더 작게 해야 한다는 것을 알 수 있습니다. 이는 명백한 모순입니다.
권선형 회전자 모터의 경우, 시동 시에는 저항기를 직렬로 연결하고 운전 중에는 제거할 수 있으므로 이러한 요구 사항을 잘 충족할 수 있습니다. 그러나 권선형 회전자 비동기 모터는 구조가 복잡하고 비용이 높으며 유지 보수가 불편하여 적용 범위가 제한적입니다. 이러한 이유로 농형 회전자의 슬롯형 회전자에서 연구가 시작되었습니다.비동기 모터그리고 "표피 효과"를 이용하여 시동 저항은 크게, 운전 저항은 작게 만드는 목적을 달성하려고 합니다. 딥 슬롯 로터 모터와 이중 농형 회전자 모터가 이러한 시동 성능을 가지고 있습니다. 오늘은 딥 슬롯 로터 모터에 대해 이야기해 보겠습니다.
깊은 슬롯 비동기 모터
표피 효과를 향상시키기 위해 깊은 슬롯형 비동기 전동기 회전자의 슬롯 형상은 깊고 좁으며, 슬롯 깊이와 슬롯 폭의 비율은 10~12 범위입니다. 전류가 회전자 막대를 통과할 때, 막대 바닥과 연결된 누설 자속은 슬롯 개구부와 연결된 누설 자속보다 훨씬 큽니다. 따라서 막대를 슬롯 높이를 따라 병렬로 연결된 여러 개의 작은 도체로 간주할 때, 슬롯 바닥에 가까운 작은 도체는 누설 리액턴스가 크고, 슬롯 개구부에 가까울수록 누설 리액턴스가 작아집니다.
초기에는 회전자 전류 주파수가 높고 누설 리액턴스가 크기 때문에 각 소도체의 전류 분포는 누설 리액턴스에 따라 달라집니다. 누설 리액턴스가 클수록 누설 전류는 작아집니다. 따라서 공극의 주 자속에 의해 유도되는 동일한 전위의 작용 하에서, 막대의 슬롯 바닥 부근의 전류 밀도는 매우 작고, 슬롯 개구부에 가까울수록 전류 밀도는 커집니다.
표피 효과로 인해 대부분의 전류가 도체 막대의 윗부분에 집중된 후에는 슬롯 하단의 도체 막대의 역할이 매우 작아지는데, 이는 도체 막대의 높이와 단면적이 감소하는 것과 마찬가지이므로 회전자 저항이 증가하여 기동 시 높은 저항 요구 조건을 충족합니다. 모터가 기동되고 정상 운전 중일 때는 회전자 전류의 주파수가 낮기 때문에 회전자 권선의 누설 리액턴스가 회전자 저항보다 훨씬 작으므로 앞서 언급한 작은 도체에서의 전류 분포는 주로 저항에 의해 결정됩니다.
각 소도체의 저항이 동일하므로 도체 막대에 흐르는 전류가 고르게 분포되어 표피 효과가 거의 사라지고, 회전자 도체 막대의 저항은 직류 저항에 가까워집니다. 따라서 정상 작동 시 회전자 저항이 자동으로 감소하여 동손 감소 및 효율 향상 효과를 얻을 수 있습니다.
피부에 미치는 영향은 무엇인가요?
표피 효과는 또는 표면 효과라고도 합니다. 교류 전류가 도체를 통과할 때, 전류는 도체의 표면에 집중됩니다. 이러한 현상을 표피 효과라고 합니다. 도체에 전류나 전압이 흐를 때, 특히 주파수가 높은 전자의 경우, 전자는 도체 전체 단면적에 고르게 분포되지 않고 도체의 표면에 모이게 됩니다.
표피 효과는 회전자 저항뿐만 아니라 회전자 누설 리액턴스에도 영향을 미칩니다. 슬롯 누설 자속의 경로를 살펴보면, 작은 도체를 통과하는 전류는 작은 도체에서 슬롯으로만 누설 자속을 발생시키고, 작은 도체에서 슬롯 바닥으로는 누설 자속을 발생시키지 않는다는 것을 알 수 있습니다. 슬롯 바닥은 전류와 연결되어 있지 않기 때문입니다. 따라서 동일한 전류에서 슬롯 바닥에 가까울수록 발생하는 누설 자속이 많아지고, 슬롯에 가까울수록 발생하는 누설 자속이 적어집니다. 표피 효과가 도체의 전류를 슬롯으로 집중시키면 동일한 전류에 의해 발생하는 슬롯 누설 자속이 감소하고, 결과적으로 슬롯 누설 리액턴스가 감소합니다. 따라서 표피 효과는 회전자 저항을 증가시키고 회전자 누설 리액턴스를 감소시킵니다.
표피 효과의 크기는 회전자 전류의 주파수와 슬롯 크기에 따라 달라집니다. 주파수가 높을수록, 그리고 슬롯이 깊을수록 표피 효과는 더욱 커집니다. 동일한 회전자라도 주파수가 다르면 표피 효과가 달라지고, 회전자 파라미터 또한 달라집니다. 따라서 정상 운전 시와 시동 시의 회전자 저항과 누설 리액턴스는 엄격하게 구분해야 하며 혼동해서는 안 됩니다. 동일한 주파수에서 슬롯이 깊은 회전자의 표피 효과는 매우 강하지만, 일반적인 구조의 농형 회전자에도 어느 정도 표피 효과가 작용합니다. 그러므로 일반적인 구조의 농형 회전자라 하더라도 시동 시와 운전 시의 회전자 파라미터는 별도로 계산해야 합니다.
깊은 홈의 회전자 누설 리액턴스비동기 모터로터의 깊은 홈 형상으로 인해 표피 효과에 의해 누설 리액턴스가 감소되지만, 감소 후에도 로터의 누설 리액턴스는 일반적인 농형 회전자보다 여전히 큽니다. 따라서 깊은 홈형 모터의 역률과 최대 토크는 일반적인 농형 회전자보다 약간 낮습니다.
게시 시간: 2024년 7월 5일