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Induction motor

삼상 전력 공급을 제공합 회전하는 자기장에서는 induction motor
고유의 미끄럼 불평등은 회전 주파수의 고정자 분야와 회전자

에 모두 유도 및 동기 모터,AC 전원 공급하는 모터의 고정자를 만듭니다 자기장에서 회전하는 동 AC 진동. 반면 동기 모터의 회전자집에서 동일한 비율로 고정자 분야,유도 모터의 회전자로 회전 다소 느린 속도 이외의 고정자 필드입니다. 따라서 유도 전동기 고정자의 자기장은 회 전자를 기준으로 변경되거나 회전합니다. 이 유도 상대에 있는 현재 유도 모터의 회전자로서 효과가는 모터의 보조 권선을 때,후자는 단락 또는 폐쇄를 통해 외부의 임피던스이다. 회전하는 자속은 변압기의 2 차 권선(들)에서 유도 된 전류와 유사한 방식으로 회 전자의 권선에 전류를 유도합니다.

회 전자 권선의 유도 전류는 차례로 고정자 필드에 반응하는 회 전자의 자기장을 생성합니다. 생성 된 자기장의 방향은 렌츠의 법칙에 동의하여 회 전자 권선을 통한 전류의 변화에 반대하는 것과 같을 것이다. 의 원인을 유발 현재의 로터에서 권선은 회전하는 고정자는 자기장의 변화에 반대에 터를 감기 전류가 회전자는 회전하기 시작할 것이의 방향으로 회전하는 고정자는 자기장입니다. 로터는 유도 된 로터 전류 및 토크의 크기가 로터의 회전에 적용된 기계적 부하의 균형을 맞출 때까지 가속합니다. 이후 회전 동기 속에 발생할 것 없이 유발 회전자,현재의 유도 모터 운영하고 항상보다 약간 느리게 동기 속도입니다. 의 차이를,또는”미끄러짐,”사이 실제와 동기 속도에서 약 0.5%5.0%기준을 위해 디자인 B 토크 곡선 induction motors. 유도 모터의 본질적인 특성은 그것만으로 만든 유도하는 대신 별도로에서 동기식 또는 DC 기계 또는 자-자기 같이 영구 자석 모터를 사용합니다.

회전자를 위한 전류의 것 유도,속도 실제 회전자보다 낮아야 합니다 그의 고정자의 회전 자계(n s{\displaystyle n_{s}}

n_{s}

); 그렇지 않으면 자기장이 회 전자 도체에 상대적으로 움직이지 않고 전류가 유도되지 않습니다. 으로 속도의 회전자는 아래로 떨어 동기 속도,회전 속의 자기장에서 회전자 증가하고,유도 더 많은 현재에 감기와 더 만드는 토크가 있습니다. 회 전자에서 유도 된 자기장의 회전 속도와 고정자의 회전 필드의 회전 속도 사이의 비율을”슬립”이라고합니다. 부하에서 속도가 떨어지고 미끄러짐이 부하를 돌리기에 충분한 토크를 생성 할만큼 충분히 증가합니다. 이러한 이유로 유도 전동기는 때때로”비동기 모터”라고합니다.

induction motor 로 사용할 수 있는 감응작용 발전기,또는 수 있습니다 풀을 형성하는 선형 유도전동할 수 있는 직접 생성 선형 운동. 유도 전동기의 생성 모드는 로터를 여기시킬 필요성에 의해 복잡해지며,이는 잔류 자화만으로 시작됩니다. 어떤 경우에는,그 잔류 자화는 부하 하에서 모터를 자기 여기시키기에 충분하다. 따라서,그것은 필요하거나 스냅 모터와 연결은 그것이 순간적으로 라이브 그리드 또는 추가 커패시터 충전에 의해 처음 잔여 자성하고 제공하는 데 필요한 민감하는 힘이 작동하는 동안. 유사 역률 보상기 역할을하는 동기 모터와 병렬로 유도 전동기의 동작이다. 그리드와 병렬로 발전기 모드의 특징은 로터 속도가 주행 모드보다 높다는 것입니다. 그런 다음 능동적 인 에너지가 그리드에 주어지고 있습니다. 유도 전동기 발전기의 또 다른 단점은 상당한 자화 전류 I0=(20-35)%를 소비한다는 것입니다.

동시 speedEdit

AC 모터의 동기 속도,f s{\displaystyle f_ 부드러 다{s}}

f_ 부드러 다{s}

은 회전 속도의 고정자의 자기장 f s=2f p{\displaystyle f_ 부드러 다{s}={2\p}}

{\displaystyle f_ 부드러 다{s}={2\p}}

,

어디 f{\displaystyle f}

f

은 주파수의 전원 공급 장치,p{\displaystyle p}

p

은 수의 자극,그리고 f s{\displaystyle f_ 부드러 다{s}}

f_{s}

는 기계의 동기 속도입니다. F{\displaystyle f}

f

에서 최고의 n s{\displaystyle n_{s}}

n_{s}

동기 속도에서 RPM,공식가: n s=2f p⋅(60s e c o n d s m i n u t e)=120f p⋅(s e c o n d s m i n u t e){\displaystyle n_{s}={2\p}\cdot\left({\frac{60\\mathrm{초}}{\mathrm{분}}}\right)={120f\통해{p}}\cdot\left({\frac{\mathrm{초}}{\mathrm{분}}}\right)}

{\displaystyle n_{s}={2\p}\cdot\left({\frac{60\\mathrm{초}}{\mathrm{분}}}\right)={120f\통해{p}}\cdot\left({\frac{\mathrm{초}}{\mathrm{분}}}\right)}

.

예를 들어,four-pole,삼상 모터,p{\displaystyle p}

p

=n4s=120f4{\displaystyle n_{s}={120f\4}}

{\displaystyle n_{s}={120f\4}}

=1,500RPM(f{\displaystyle f}

f

=50Hz)1,800RPM(f{\displaystyle f}

f

=60Hz)동기 속도입니다.

의 수를 자극,p{\displaystyle p}

p

은 다음과 같습니다 숫자의 코일 그룹별 단계입니다. 3 상 모터에서 위상 당 코일 그룹의 수를 결정하려면 코일 수를 세고 3 인 위상 수로 나눕니다. 코일은 고정자 코어의 여러 슬롯에 걸쳐있을 수 있으므로 계산하기가 지루합니다. 3 상 모터의 경우 총 12 개의 코일 그룹을 계산하면 4 개의 자기 극이 있습니다. 12 극 3 상 기계의 경우 36 개의 코일이있을 것입니다. 회 전자의 자기 극 수는 고정자의 자기 극 수와 같습니다.

각각 위의 오른쪽과 왼쪽의 두 그림은 각 극이 60°떨어져 설정된 3 개의 극 쌍으로 구성된 2 극 3 상 기계를 보여줍니다.

SlipEdit

일반적인 토크 곡선의 기능으로 미끄러짐,표현으로”g”여기

미끄러짐,s{\displaystyle s}

s

으로 정의된 사이의 차이는 동시 속도와 속도,운영에서 동일한 주파수에서 표현 rpm,또는 비율 또는 비율의 동기 속도입니다. 따라서 s=n s−n r n s{\displaystyle s={\frac{n_{s}-n_{r}}{n_{s}}}\,}

s={\frac{n_{s}-n_{r}}{n_{s}}}\,

n s{\displaystyle n_{s}}

n_{s}

은 고정자 전기 속도,n r{\displaystyle n_{r}}

n_r

은 회전 기계적 속도입니다. 동기 속도에서 0 으로 변하고 로터가 정지 될 때 1 로 변하는 슬립은 모터의 토크를 결정합니다. 때문에 단락 회전자 권선 작은 저항성,심지어 작은 미끄러짐 유도 큰에서 현재의 로터 및 생산하는 중요한 토크가 있습니다. 전체 정격 부하에서 슬립은 소형 또는 특수 목적 모터의 경우 5%이상에서 대형 모터의 경우 1%미만으로 다양합니다. 이러한 속도 변화는 다른 크기의 모터가 기계적으로 연결될 때 부하 공유 문제를 일으킬 수 있습니다. 슬립을 줄이기 위해 다양한 방법을 사용할 수 있으며 vfd 는 종종 최상의 솔루션을 제공합니다.

TorqueEdit

참조: Fleming’s left-hand rule for motors

Standard torqueEdit

Speed-torque curves for four induction motor types: A) Single-phase, B) Polyphase cage, C) Polyphase cage deep bar, D) Polyphase double cage

Typical speed-torque curve for NEMA Design B Motor

File:AC Induction motor transient.webm

플레이 미디어

일시적인 솔루션을 위한 AC induction motor 에서는 완전한 중지을 운영 지점에서 다양한 부하.

일반적인 속도로-토크 관계의 NEMA 표준 디자인 B 다상 유동에서 도시한 바와 같은 곡선에 맞. 에 적합한 가장 낮은 성능을 부과 같은 원심 펌프와 팬,B 디자인 모터에 의해 제한 다음과 같은 일반적인 토크 범위:

  • 고장 토크(최대 토크),175-300%의 정격 토크
  • Locked rotor torque(토크에서 100%미끄러짐),75-275%의 정격 토크
  • Pull-up 토크,65-190%의 정격 토크가 있습니다.

통해 모터의 정상 부하 범위에서 토크의 경사면은 약 선형 비례하여 미끄러지기 때문에 값 회전자의 저항에 의해 나누어 미끄러짐,R r/s{\displaystyle R_{r}’/s}

{\displaystyle R_{r}'/s}'/s}

을 지배하고 토크에서는 선형니다. 으로 부하가 증가함에 따라 상기 정격 부하,고정자와 회전자 누설 reactance 요인에 점점 더 중요한 관계에서는 R r/s{\displaystyle R_{r}’/s}

{\displaystyle R_{r}'/s}'/s}

는 토크가 점차적으로 곡선의 고장으로 토크가 있습니다. 부하 토크가 고장 토크 이상으로 증가함에 따라 모터가 정지합니다.

StartingEdit

참조:모터 컨트롤러

세가지 기본적인 형태의 작은 induction motors:균열 단계 단상,음극 단 하나 단계,및 다상.

에서 두 개의 극 단상 모터,토크가 제 100%슬립(영도),그래서 이들은 필요한 변경 고정자와 같은 음영 처리-기둥을 제공합 시작하는 토크가 있습니다. 단상 유도 전동기는 모터에 회전 필드를 제공하기 위해 별도의 시동 회로가 필요합니다. 일반 실행 권선에서 이러한 단상 모터를 일으킬 수 있는 회전자를 차례로 방향으로 하므로,시작하는 회로를 결정한 운영 방향입니다.

자속에서 음영 처리 된 극 모터입니다.

에서 특정 작 단상 모터,시에 의해 이루어집니 구리 철사로 돌아의 일부 극;같은 극으로 언급하고 음영 처리 된 극. 이 턴에서 유도 된 전류는 공급 전류보다 뒤쳐져 극면의 음영 처리 된 부분 주위에 지연된 자기장을 생성합니다. 이것은 모터를 시작하기에 충분한 회전 필드 에너지를 부여합니다. 이 모터는 일반적으로 사용되는 응용 프로그램에서 책상 등과 같은 팬들과 레코드 플레이어,으로 필요한 토크를 시작하는 낮은,그리고 효율성이 낮은 웬만한 상대적인 비용 절감 모터 시작하는 방법에 비해 다른 AC 모터 설계합니다.

형 단일 단계 모터는 균열 단계 모터와 두 번째 고정자 권선으로 먹 out-of-phase current;이러한 전류로 만들 수 있습니다 먹이 감을 통해 콘덴서 또는 그것을 받을 다른 값의 인덕턴스 및 저항에서 주요 완화하고 있습니다. 에서 커패시 시작하자 두 번째로 권선 연결이 끊어지면 모터는 최대 속도,일반적으로 중 하나에 원심 스위치 행동에 무게 모터 샤프트에 또는 서미스터는 가열하고 증가에 그것의 저항을 감소를 통해 현재의 두 번째로 권하지 않는 수준입니다. 커패시터 런 디자인은 주행 할 때 두 번째 권선을 계속 유지하여 토크를 향상시킵니다. 저항 시동 설계는 시동 권선과 직렬로 삽입 된 시동기를 사용하여 리액턴스를 생성합니다.

자체 시동 폴리 페이즈 유도 전동기는 정지 상태에서도 토크를 생성합니다. 사용 가능 squirrel-cage induction motor 시작하는 방법은 다음을 포함한다 direct-on-line 시작,감압 reactor 또는 자동 변압기 시작하고,star-delta 시작하거나 점점 더 새로운 고체 소프트 어셈블리고 물론,변하기 쉬운 주파수 드라이브(Vfd).

Polyphase 모터는 다른 속도 토크 특성을 부여하기 위해 모양의 로터 막대를 가지고 있습니다. 회 전자 막대 내의 전류 분포는 유도 전류의 주파수에 따라 다릅니다. 에 정지 상태,로터 현재는 동일한 주파수의 고정자,현재하는 경향이있는 여행에 가장 바깥쪽 부분의 감금소 회전자 막대기(피부에 효과). 다른 막대 모양을 줄 수 있는 유용하게 다른 속도로-토크적 특성 뿐만 아니라 몇 가지 제어 돌입 전류에서 시작합니다.

지만 다상 모터는 본질적으로 자기의 시작,자신의 시작과 pull-up 토크 디자인의 제한해야 하는 높은 충분을 극복하는 실제 로드 조건입니다.

에서 상처는 회전자 모터 회 전자 회로의 연결을 통해 미끄러짐 고리를 외부 저항용의 변경 속도로-토크에 대한 특성을 가속도 제어 및 속도 제어와 목적입니다.

속도 controlEdit

ResistanceEdit
일반적인 속도로-토크 커브는 다른 모터 입력 주파수를 예를 들어 사용되는 가변 주파수 드라이브

개발 하기 전에 반도체의 전원 전자공학, 그것이 어려운 주파수를 변경하고,케이지 유동에 주로 사용되었 고정 속도는 응용 프로그램. 응용 프로그램과 같은 전기 오버 헤드 크레인을 사용되는 DC 드라이브 또는 상처는 회전자 모터(WRIM)미끄러짐을 가진 반지 회전자를 위한 회로 연결하는 변수는 외부 저항 수 있도록 상당한 범위의 속도 제어. 그러나 WRIMs 의 저속 작동과 관련된 저항 손실은 특히 일정한 부하에 대한 주요 비용 단점입니다. 큰 슬립 링 모터 드라이브,불릴 미끄럼 에너지가 복구 시스템,일부는 여전히 사용하는 복구에서 에너지 회전자 회로,시정,그리고 그것을 반환하는 전력 시스템을 사용하여 VFD.

CascadeEdit

의 속도는 한 쌍의 slip-ring 모터에 의해 제어 할 수 있습 캐스케이드 연결,또는 연결. 한 모터의 회 전자는 다른 모터의 고정자에 연결됩니다. 2 개의 모터가 또한 기계적으로 연결되는 경우에,절반 속도로 달릴 것입니다. 이 시스템은 한때 fs 클래스 E.333 과 같은 3 상 AC 철도 기관차에서 널리 사용되었습니다.

Variable-frequency driveEdit
Variable frequency driveedit

Main article: 가변 주파수 드라이브

많은 산업용 가변 속도 애플리케이션에서 DC 및 WRIM 드라이브는 VFD 공급 케이지 유도 전동기에 의해 변위되고 있습니다. 많은 부하의 비동기 모터 속도를 제어하는 가장 일반적인 효율적인 방법은 Vfd 입니다. 장벽을 채택의 Vfd 으로 인해 비용과 신뢰성을 고려 사항이 되었을 상당히 감소를 통해 지난 수십 년 동안 같은 것으로 추정된 드라이브 기술 채택으로 많이 30~40%의 모든 새로 설치된 모터입니다.

가변 주파수 드라이브는 유도 전동기의 스칼라 또는 벡터 제어를 구현합니다.

스칼라 제어만,크기와는 공급 주파수 전압은 통제되는 단계없이 제어(absent 피드백에 의해 로터의 위치). 스칼라 제어는 하중이 일정한 응용 분야에 적합합니다.

벡터 제어를 독립적으로 제어 할 수 있습니다의 속도와 모터의 토크,그것을 가능하게 유지하는 일정한 회전 속도에서 다양한 부하 토크가 있습니다. 하지만 벡터 제어 더 비싸기 때문에 비용의 센서(항상)및 요구 사항에 대해 더 강력한 컨트롤러입니다.