AC모터의 작동원리, 종류 및 용도

1.  AC 모터란?

AC 모터 또는 교류 모터는 전류를 기계적 동력으로 변환하기 위해 교류가 공급되는 코일이 있는 고정자로 구성된 전기 모터입니다. 고정자는 모터의 고정 부분이고 회전자는 회전하는 부분입니다.

 

AC 모터는 주로 대량 전력 변환에 사용되는 3상 모터로 단상 또는 3상이 될 수 있으며 단상 AC 모터는 소형 전력 변환에 사용됩니다.

 

AC 모터에는 동기식과 유도식의 두 가지 유형이 있는데 동기 모터에서 샤프트의 회전은 회전 자기장을 생성하는 고정자의 다상 AC 전자석으로 인가된 전류의 주파수와 동일한 속도입니다. 유도 전동기 또는 비동기 전동기는 전류가 모터의 한 부분인 고정자에 인가되는 단일 여자 전동기입니다. 고정자의 플럭스는 회전자의 단락 코일을 절단하여 회전자를 회전시키는 토크를 느낍니다.

 

 

 

AC 모터는 유연성, 효율성 및 무소음 작동으로 인해 다양한 응용 분야를 위한 전원입니다. 펌프, 온수기, 정원 장비, 오븐, 오프로드 장비에 사용되며 일반적으로 많은 가전 제품, 장비 및 도구에서 사용됩니다. 

 

AC 모터의 설계는 회전 자기장이 생성되는 자기 구동 구리 권선 고정자로 다소 간단하며  AC 유도 전동기는 모터 효율에 대한 국제 표준인 IE3 및 IE4 요구 사항을 충족합니다.

 

 

반응형

 

2. AC 모터의 작동 원리

AC 모터의 주요 구성 요소는 고정자, 고정 외부 드럼 및 모터 샤프트에 부착된 회전 내부 부분인 회전자입니다. 고정자와 회전자는 회전하는 자기장을 생성하고 회전장을 생성하는 고정자의 권선은 교류에 의해 생성됩니다.

 

AC 모터에서 권선은 전기자 및 계자 권선 역할을 하며 고정자가 AC 공급 플럭스에 연결되면 에어 갭이 형성되어 고정된 동기 속도로 플럭스를 회전시켜 고정자와 회전자 권선에 전압을 생성합니다.

 

AC 모터의 작동 원리

AC 모터라는 용어는 단상, 3상, 브레이크, 동기식, 비동기식, 맞춤형, 2단 속도 및 3단 단상을 포함하는 여러 버전의 모터를 설명합니다. 다양한 버전의 차이점은 일부 형태의 AC 모터가 단순하고 작은 작업에 사용되는 반면 다른 버전은 더 크고 까다로운 작업을 위해 설계된 경우 필요한 작업 유형과 관련이 있습니다. 주요 차이점은 주거용과 산업용이 다른 전기 공급의 위상입니다.

 

주거용 전기는 단상 또는 복상이고 산업용 전기는 3상입니다. 이러한 차이가 산업용 AC 모터와 주거용 AC 모터의 차이점입니다. AC 모터는 전류를 사용하여 고정자의 자기장에서 전자기 유도에 의해 생성되는 토크를 생성하기 때문에 유도 전동기라고 합니다.

 

스타터

AC 모터는 접촉기 또는 수동 스타터가 될 수 있는 간단한 켜기 및 끄기 스위치로 시작할 수 있습니다. 접촉기를 사용하면 AC 모터에 대한 토글 전원을 제어할 수 있습니다.

 

수동 시동장치에는 운전자가 전원을 전환하거나 변경할 수 있는 수동 스위치가 있습니다. 이러한 유형의 스타터는 모터가 전원에 직접 연결됨을 의미하는 라인 건너편으로 알려져 있습니다. 모터의 접점을 일반적으로 정격 전류의 6배에서 8배인 전압의 전체 공급에 직접 연결합니다.

 

스타 델타 스타터는 시동 시 감소된 전압 공급을 사용하는 일반적인 유형의 스타터입니다. 고정자는 스타 구성으로 연결되며 모터가 특정 속도에 도달하면 델타 구성으로 전환되면 시작 시 소모되는 라인 전류가 감소합니다.

 

자동 변압기 스타터는 델타 스타터와 유사한 방법을 사용합니다. 다시 말하지만, 초기 전류는 고정자에 인가되는 감소된 전압으로 제한됩니다. 자동 변압기 스타터의 장점은 올바른 탭핑으로 토크와 전류를 조정할 수 있다는 것입니다.

 

로터 임피던스 스타터는 슬립 링과 브러시를 통해 로터에 직접 연결됩니다. 처음에는 로터 저항이 최대로 설정되지만 모터 속도가 증가함에 따라 점차 감소합니다. 로터 임피던스 스타터는 매우 부피가 크고 비쌉니다.

단상 모터는 맥동 자기장을 생성하기 때문에 맥동 자기장 토크가 생성될 수 없기 때문에 자체 시동이 불가능합니다.

 

소프트 스타터는 모터를 부드럽고 균일하게 정지 및 시동하기 위해 가속 및 감속을 제어할 수 있는 복잡한 버전으로, 라인 간 버전에서는 불가능합니다. 소프트 스타터의 장점은 모터와 모터가 연결된 장치의 마모를 줄이는 것입니다.

 

 

반응형

 

고정자

고정자는 회전 자기장을 생성하며 단단한 금속 차축, 와이어 루프, 코일, 다람쥐 케이지 및 상호 연결이 있습니다. 다람쥐 케이지가 모든 AC 모터에서 발견되는 것은 아니지만 가장 일반적인 유형입니다.

 

AC 모터에서 전기는 고정자의 외부 코일로 직접 보내집니다. 고정자에는 구리 자성 와이어로 중심에서 뻗어 있는 여러 개의 판이 있습니다.

 

3상 AC 모터의 경우 코어와 하우징이 있는 3상 권선이 있습니다. 권선은 120° 떨어져 있으며 6개 또는 12개의 권선이 될 수 있습니다. 권선은 적층 철심에 배치됩니다.

 

코어의 구성은 아래 다이어그램에서 볼 수 있습니다.

 

 

 

반응형

 

회전자

DC 모터와 달리 AC 모터의 로터는 외부 전원과 연결되어 있지 않고 고정자로부터 힘을 받으며 3상 유도 전동기에서 로터는 다람쥐 케이지 또는 권선 버전일 수 있습니다.

 

다람쥐 케이지 버전에서 로터는 양쪽 끝에 엔드 링이 있는 로터 바로 구성됩니다. 다람쥐 케이지 로터에는 분할 위상, 커패시터 시작, 커패시터 시작 및 실행, 영구 분할 위상 커패시터 실행 및 A, B, C, D 및 E 분류의 음영 극을 포함하는 여러 버전이 있습니다. 대부분의 경우 다람쥐 케이지는 알루미늄 또는 구리로 만들어집니다.

 

 

 

반응형

 

다람쥐 케이지 모터의 작동에서 회 전자의 막대는 고정자의 전자기장 (EMF)과 상호 작용합니다. 전류가 변동함에 따라 EMF도 동일한 작업을 수행하여 로터가 회전하여 회전 운동을 생성합니다. 동작의 핵심 요소는 회전자가 AC 전류와 동일한 주파수로 회전하지 않고 지속적으로 따라잡으려고 시도한다는 것입니다. 주파수가 같으면 회전자가 얼어 붙고 움직임이 없습니다.

 

 

 

반응형

 

 

슬립 링 AC 모터는 특별한 유형의 AC 모터이며 모든 AC 모터와 정확히 동일한 부품을 포함하지만 항상 3상입니다. 회전자의 원통형 적층 코어는 와이어로 고정자의 권선과 똑같이 감겨 있고 전선의 단자 끝은 출력축의 슬립 링에 연결됩니다. 슬립 링은 브러시와 가변 속도 저항기에 연결됩니다. 슬립 링은 모터의 속도와 토크를 제어하며, 이는 권선 로터의 주요 장점입니다.

 

 

 

반응형

 

권선 모터는 고정자 속도와 출력 속도 사이에 차이가 있는 비동기식입니다. 회전자에 전류를 생성할 때 모터는 회전장과 회전자 사이에 미끄러짐이 있으며 모터에 전원이 공급됨에 따라 회전자는 고정자의 강도를 줄여 회전을 제어하고 토크 및 작동 특성을 선택할 수 있습니다.

 

 

 

반응형

 

 

3. AC 모터의 종류

니콜라 테슬라(Nikola Tesla)가 발명한 AC 모터는 전 세계 모든 곳에서 수십 가지 응용 분야에 사용됩니다. 모터의 기본은 Tesla가 교류 발전기에 사용되는 회전 자기 유도(RMF) 필드 원리를 확인했을 때 발견되었으며 회전장에서 토크를 생성하기 위해 회전장을 사용하고 전자기장력을 유도하는 방법을 개척했습니다.

 

100여 년 전 AC 모터는 여러 기능에 맞게 특별히 설계된 여러 형태로 발전해 왔으며 AC 모터의 기본적인 차이점 중 하나는 다람쥐 케이지 또는 상처가 될 수 있는 로터와 관련이 있습니다. 이 주요 차이점은 AC 모터 유형으로 확장됩니다.

 

AC 모터의 종류

단상 교류 전동기

단상 AC 모터는 단상 공급이 있는 곳에 사용되며 이 유형의 AC 모터는 더 작고 저렴하고 분수 킬로와트 용량을 사용하여 구성됩니다.

 

고정자는 단상 AC 전기 공급에 의해 활성화되며 3상 AC 모터와 달리 단상 모터에는 주 권선에 수직인 하나의 주 권선과 하나의 보조 권선이 있습니다. 회전자는 반대 방향으로 회전하는 두 개의 필드의 합에 따라 회전하며, 이것이 이중 회전장 이론입니다. 생성되는 토크는 동일하고 반대입니다.

 

 

 

 

반응형

 

다상 교류 전동기

다상 모터 또는 다상 모터는 2상 또는 3상이 될 수 있는 AC 모터 유형이며 작동 방식이 단상 모터와 유사합니다. 다상 모터의 고정자 극은 서로 정렬되지 않으며, 이는 회전자가 서로 다른 시간에 고정자 극을 통과한다는 것을 의미합니다.

 

다상 시스템에는 인접한 전자기장(EMF) 간에 동일한 위상차를 갖도록 배치된 동일한 주파수에서 동일한 전압 그룹이 있으며 다상 시스템은 2상, 3상 또는 6상일 수 있으며 대다수는 3상입니다.

 

다상 시스템은 일반적으로 3상 시스템이라고 하며 단상 시스템보다 1.5배 더 많은 출력을 생성합니다. 다상 시스템의 전류는 일정하며 이는 맥동하는 단상 시스템과 다릅니다.

 

 

 

 

반응형

 

동기 AC 모터

동기식 AC 모터는 샤프트의 회전이 전류 공급과 동일한 주파수에 있으며 회전 주기는 AC 사이클의 정수 수와 같으며 동기 속도는 일정하며 모터가 기전력을 생성하는 속도입니다.

 

동기 모터의 속도는 부하의 변화가 모터의 속도에 영향을 미치지 않는 부하와 무관하며 동기 모터는 전원 공급 장치가 고정자에 직접 연결되는 자체 시동 모터와 달리 자체 시동되지 않습니다.

 

 

 

 

릴럭턴스 모터

릴럭턴스 모터는 동기 속도 없이 정확한 회전 자기장 값으로 작동하는 단상 모터입니다. 모터는 철 장치의 토크 유형인 작동 거부를 사용하며 모터의 토크는 철 장치에 내부 필드를 생성하는 외부 필드에 의해 생성됩니다. 릴럭턴스 토크가 생성되려면 외부 필드의 우발적 극 각도에 대한 각도로 축 주위로 늘어나야 합니다.

 

 

반응형

 

히스테리시스 AC 모터

히스테리시스 모터 로터의 고유한 특성은 다른 AC 모터와 다른 점입니다. 로터에는 반영구 자성 재료가 포함되어 있고 토크는 외부 자화력 뒤에 뒤쳐지는 자속에 의해 생성되며 전류의 소용돌이는 모터의 토크를 생성합니다. 히스테리시스 모터는 낮은 플러터로 정확한 속도를 제공하고 소음이 거의 없이 작동합니다.

 

히스테리시스 모터에는 특수 자성 재료 층이 있는 비자성 재료 코어가 있으며 로터는 권선이 없는 부드러운 실린더입니다. 히스테리시스 링은 히스테리시스 루프가 있는 크롬 또는 강철로 만들어집니다.

 

 

 

반응형

 

 

반발 모터

반발 모터는 유사한 극의 반발력에 의해 작동하는 단상 모터의 일종입니다. 회전자와 고정자 외에도 반발 모터에는 정류자 브러시 어셈블리가 있습니다. 로터에는 DC 모터와 같이 정류자에 연결된 분산 DC 권선이 있으며 카본 브러시는 자체적으로 단락됩니다.

 

회전자 회로가 짧아짐에 따라 회전자는 변압기 동작에 의해 고정자로부터 전력을 공급받습니다. 반발 모터의 작동 원리와 기능은 북극이 남극과 마찬가지로 서로 밀어내는 유사한 극을 밀어내는 것입니다.

 

 

 

반응형

 

 

비동기 모터

비동기 모터는 회전자에 유도 전류를 사용하여 회전 운동을 생성하며 전원 공급 장치를 위해 고정자에 연결된 AC 전류에 의존하기 때문에 AC 모터 중 가장 일반적입니다. 비동기 모터의 모든 전원은 고정자에 연결되며 그 중 어느 것도 회전자에 연결되지 않으며 로터의 동력은 유도에서 비롯됩니다.

회전자의 유도는 고정자 전자기장에 근접하기 때문에 회전자가 회전하는 자체 전자기장을 생성합니다. 브러시나 슬립 링이 없기 때문에 비동기 모터는 모든 AC 모터 중에서 가장 효율적이고 안정적입니다. 그것은 디자인의 단순성 및 견고성 때문에 신청을 위해 사용됩니다.