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A 3상 비동기 모터 회전자에 대한 직접적인 전기 연결을 통하지 않고 전자기 유도를 통해 3상 전력을 회전하는 기계 동력으로 바꾸는 AC 기계입니다. 고정자 권선에 회전 자기장이 생성되고, 이 자기장은 회전자 바에 전류를 유도하여 토크를 생성합니다. 로터 속도는 항상 슬립이라는 작은 여유만큼 회전 필드의 속도를 따라가는데, 이것이 바로 이 기계가 다음과 같은 이유입니다. 삼상 유도 전동기 .
브러시가 필요 없고, 외부 회전자 여자가 필요 없으며, 시작하는 데 커패시터가 필요하지 않기 때문에 3상 비동기 모터가 표준이 되었습니다. 삼상 전기 모터 공장, 작업장 및 유틸리티 플랜트용. 일반적인 제품 범위는 약 0.09kW의 소형 분수 장치부터 약 375kW의 대형 프레임 크기까지 포괄하며, 고속 경부하 팬부터 저속 고부하 컨베이어까지 모든 것을 포괄하는 2, 4, 6 및 8극 권선 옵션을 제공합니다. 하우징은 일반적으로 고강도 주철 또는 경량 알루미늄 합금으로 제작되며 클래스 F 절연 및 먼지 및 가벼운 물 노출에 대한 IP55 보호 등급과 결합됩니다.
간단히 말해서, 누군가가 다음을 검색할 때 3상 유도전동기 또는 삼상 AC 모터 , 그들은 거의 항상 동일한 기계 제품군을 설명하고 있습니다. 아래의 나머지 섹션에서는 작동 방식, 구성, 데이터 플레이트 읽는 방법 및 주어진 작업에 맞게 크기를 올바르게 지정하는 방법을 안내합니다.
3개의 개별 권선 그룹이 고정자 내부에서 전기적으로 120도 간격으로 배치되어 있습니다. 3상 전류가 순차적으로 이를 통해 흐를 때 결합된 자기장은 한 지점에 고정된 상태로 유지되지 않고 동기 속도라고 알려진 속도로 고정자 보어 내부를 중심으로 회전합니다. 동기 속도는 Ns = 120 x f / P 관계에 따라 공급 주파수와 고정자에 감겨 있는 극 수에만 의존합니다. 여기서 f는 주파수(헤르츠)이고 P는 극 수입니다.
로터 바는 이 회전 필드 내부에 위치하지만 전원 공급 장치에 물리적으로 연결되어 있지 않습니다. 자기장이 회전자를 통과하면서 회전자 막대에 전압과 전류가 유도되고, 유도된 전류는 자체 자기장을 생성합니다. 고정자 자기장과 유도된 회전자 자기장 사이의 상호 작용은 회전자를 끌어당기는 토크를 생성하지만 회전자는 자기장을 완전히 따라잡을 수 없습니다. 만약 그렇다면 애초에 전류를 유도하기 위한 상대 운동이 남아 있지 않을 것입니다. 일반적으로 정상 부하에서 동기 속도의 작은 비율인 이 속도 차이는 비동기(유도) 기계를 정의하는 슬립입니다.
단상 설계와 달리 3상 비동기 모터는 전원이 공급되는 순간부터 실제 회전 자기장을 생성하므로 본질적으로 자체 시동이 가능하며 시동 커패시터나 보조 권선에 의존하지 않습니다. 이는 부하 크기나 듀티 사이클이 소형 단상 장치가 편안하게 처리할 수 있는 수준 이상으로 커지면 일반적으로 3상 유도 전동기가 선호되는 이유 중 하나입니다.
모든 3상 비동기 모터는 소형 알루미늄 하우징 장치부터 대형 주철 산업용 3상 모터에 이르기까지 프레임 크기에 걸쳐 반복되는 작은 부품 세트로 제작됩니다. 아래 그림에는 다음 설명에서 참조되는 주요 섹션이 표시되어 있습니다.
일반적인 3상 비동기 모터 프레임의 단순화된 구조 레이아웃
고정자는 주철 또는 알루미늄 합금 프레임에 압착된 얇은 실리콘강 라미네이션 스택으로, 내부 보어 주위의 슬롯에 구리 권선 코일이 삽입됩니다. 적층 스택은 와전류 손실을 제한하는 반면, 프레임 자체는 모터에 기계적 강도와 장착 표면을 제공합니다.
대부분의 산업용 장치는 알루미늄 또는 구리 바를 적층형 로터 코어에 주조하고 엔드 링으로 양쪽 끝을 단락시키는 농형 로터를 사용합니다. 이 설계에는 절연할 권선이 없고 유지 관리할 슬립 링이 없습니다. 이는 3상 유도 모터가 장기간 작동을 유지하는 것이 간단하다고 간주되는 주요 이유입니다.
비구동측 끝에 장착된 외부 팬은 프레임 표면의 골이 있는 핀을 통해 공기를 끌어당겨 권선 온도를 클래스 F 절연 한계 내로 유지합니다. 엔드 실드는 베어링을 제자리에 고정하고 회전자를 고정자 보어 내부 중앙에 유지하는 반면, 터미널 박스는 들어오는 공급 케이블을 위한 밀봉된 연결 지점을 제공합니다.
극수는 특정 애플리케이션에 대해 3상 전기 모터를 비교할 때 가장 먼저 선택하는 것 중 하나입니다. 왜냐하면 극수는 기어박스나 드라이브를 추가하기 전에 기본 작동 속도를 고정하기 때문입니다. 50Hz 공급에서 공통 극 수에 대한 동기 속도는 아래와 같습니다.
50Hz 공급 주파수에서 극 수에 따른 동기 속도
| 극수 | 동기 속도 | 일반적인 의무 |
|---|---|---|
| 2극 | 3000rpm | 펌프, 고속 팬, 압축기 |
| 4극 | 1500rpm | 일반 공작기계, 컨베이어 |
| 6극 | 1000rpm | 더 큰 팬, 믹서, 저속 드라이브 |
| 8극 | 750rpm | 고부하, 저속 변속기 |
효율 등급 라벨은 모터가 샤프트 전력으로 변환하지 않고 열로 손실되는 전기 입력의 양을 설명합니다. 명명 척도는 IE1부터 IE4까지이며, 각 단계는 더 나은 라미네이션 강철, 더 두꺼운 구리 도체 및 더 좁은 공극을 통한 손실의 추가 감소를 나타냅니다. 안 IE3 삼상 모터 이 규모의 프리미엄 밴드에 속하지만 IE4 삼상 모터 그보다 한 단계 더 높은 작동 시간이 충분히 길어서 손실이 적으면 기계 수명 동안 낭비되는 에너지가 의미 있게 줄어드는 연속 작업 응용 분야를 목표로 합니다.
클래스 전반의 상대적 효율성 진행을 비교한 예시입니다. 실제 수치는 출력 전력 및 극 수에 따라 다릅니다.
실제로 필요한 클래스는 실행 패턴에 따라 다릅니다. 일주일에 몇 시간만 작동하는 모터는 일반적으로 사용 가능한 최고 등급을 추구하는 것을 정당화하지 못하는 반면, 팬, 펌프 또는 압축기 라인에서 지속적으로 작동하는 모터는 IE3 또는 IE4 대역에 대한 강력한 후보입니다. 누적된 시간이 손실의 작은 비율 차이조차 증폭시키기 때문입니다.
3상 유도 전동기의 효율과 역률은 고정된 숫자가 아닙니다. 정격 출력에 비해 모터의 부하가 얼마나 큰지에 따라 움직입니다. 정확한 수치는 프레임 크기에 따라 달라지더라도 이 관계의 일반적인 형태는 제품군 전반에 걸쳐 일관됩니다.
정격 출력의 부하 비율에 대한 일반적인 효율 곡선 모양
효율성은 일반적으로 가벼운 부분 부하에서 부하가 증가함에 따라 빠르게 증가하고 정격 출력의 약 75~100% 사이에서 넓은 피크에 도달한 다음 과부하 시 약간 감소합니다. 이것이 바로 저부하가 아닌 정격 지점 근처에서 작동하도록 모터 크기를 조정하는 것이 교대 전반에 걸쳐 보다 안정적인 효율성과 역률을 제공하는 경향이 있는 이유입니다.
프레임 재질은 무게, 열 방출 및 장착 강성에 영향을 미칩니다. 주철 및 알루미늄 합금 하우징은 모두 산업용 3상 모터 시장에서 일반적으로 사용되며, 올바른 선택은 일반적으로 특정 설치에 필요한 무게와 열 질량 간의 균형에 따라 결정됩니다.
| 속성 | 주철 하우징 | 알루미늄 합금 하우징 |
|---|---|---|
| 상대 가중치 | 무거움 | 라이터 |
| 열 방출 | 높은 열 질량 | 더 빠른 표면 냉각 |
| 일반적인 프레임 범위 | 중대형 프레임 크기 | 중소형 프레임 크기 |
| 공통설정 | 지속적인 중공업 업무 | 범용 및 모바일 장비 |
하우징 재질에 관계없이 권선 시스템 자체는 일반적으로 클래스 F 절연으로 제작되어 시동 중 온도 상승 및 단기 과부하에 대한 여유를 제공하며 IP55 등급은 작업장 및 실외에 인접한 설정의 내부 권선에서 먼지와 방향성 워터 제트를 방지합니다.
3상 비동기 모터를 연구하는 많은 구매자는 실제로 경계선 응용 분야에 대한 단상 대안과 이를 비교하고 있습니다. 아래의 레이더 비교에서는 6가지 실용적인 특성을 나란히 나열합니다.
파란색 영역은 3상 비동기 모터를 나타내고, 주황색 영역은 비교 가능한 단상 모터를 나타냅니다.
3상 비동기 모터는 실제 회전 자기장에서 시작하기 때문에 정격 부하에서 보다 안정적인 작동 효율과 함께 프레임 크기 단위당 더 강한 시작 토크를 제공하는 경향이 있습니다. 단상 모터는 3상 공급을 사용할 수 없는 가벼운 주거용 도구나 소규모 작업장 도구에 여전히 적합할 수 있지만 일단 부하, 듀티 사이클 또는 토크 수요가 증가하면 일반적으로 3상 AC 모터가 지속적인 산업 서비스를 위한 보다 실용적인 경로입니다.
넓은 전력 범위, 다중 극 옵션 및 견고한 구조의 조합으로 인해 3상 유도 모터가 광범위한 장비 유형에 걸쳐 나타나는 이유입니다.
제조, 에너지, 광업, 건설, 섬유, 인쇄 및 항만 기계 전반에 걸쳐 기본 요구 사항은 거의 동일합니다. 즉, 계획되지 않은 빈번한 정지가 아닌 예측 가능한 유지 관리 요구 사항으로 장기간 작동할 수 있는 신뢰할 수 있는 산업용 3상 모터입니다.
일부 애플리케이션에는 단일 프레임에서 두 개 이상의 고정 속도가 필요합니다. 다단계 속도 권선을 사용하면 두 개 이상의 극 수 사이에서 모터를 다시 연결할 수 있으므로 별도의 가변 주파수 드라이브 없이도 거칠지만 안정적인 속도 전환 방법을 제공합니다.
호이스트 또는 인덱싱 테이블과 같이 부하가 신속하게 정지하고 위치를 유지해야 하는 경우 통합 전자기 브레이크는 전원이 제거되는 순간 샤프트를 고정하여 관성 정지 시간을 단축하고 위치 정확도를 향상시킵니다.
3상 비동기식 모터를 가변 주파수 드라이브와 결합하면 넓은 범위에 걸쳐 속도를 원활하게 조정할 수 있습니다. 이는 단일 고정 속도로 실행하기보다는 흐름이나 처리량이 변화하는 프로세스 요구를 추적해야 하는 팬, 펌프 및 컨베이어에서 일반적입니다.
석탄 채굴, 석유화학 및 기타 위험 지역 설치의 경우 방폭형 인클로저에는 내부 아크나 스파크가 포함되어 주변의 가연성 가스나 먼지가 발화될 수 없으므로 표준 개방형 인클로저가 적합하지 않은 구역에서 3상 전기 모터가 안전하게 작동할 수 있습니다.
다음 순서를 통해 작업하면 대상이 소형 알루미늄 하우징 장치이든 대형 주철 산업용 3상 모터이든 일반적으로 분야가 빠르게 좁아집니다.
3상 전력에 대한 간단한 시작 공식은 P(kW) = (루트 3 x V x I x 역률 x 효율) / 1000이며, 선간 전압 V와 선 전류 I를 사용합니다. 알려진 기계 부하의 경우 kW 단위의 샤프트 전력은 토크와 속도로부터 P = (Nm 단위 토크 x rpm 단위 속도) / 9550으로 추정한 다음 합리적인 시작 여유를 사용하여 다음 표준 프레임 등급으로 반올림할 수도 있습니다.
마력과 킬로와트는 서로 다른 단위를 사용하여 동일한 출력을 나타내며 대략 1hp = 0.746kW로 관련됩니다. 마력 수치를 단독으로 선택하는 대신 구동 장비의 제조업체 데이터나 측정된 작동 전류에서 역방향으로 작업하는 것이 도움이 됩니다. 소형 모터는 일반 부하에서 뜨거워지고 대형 모터는 부분 부하에서 불필요한 무게와 낮은 작동 역률을 전달하기 때문입니다.
3상 유도 모터는 기계적으로 간단하지만 짧은 루틴은 작동 시간을 예측 가능하게 유지하는 데 여전히 큰 도움이 됩니다.
이와 같이 간단한 일정을 따르면 오류가 발생한 후에만 반응하는 것보다 3상 AC 모터의 실제 서비스 수명이 훨씬 더 연장되는 경향이 있습니다.
Q1. 3상 비동기 모터란?고정자의 회전 자기장을 사용하여 회전자에 전류를 유도하여 회전자 자체에 직접적인 전기 연결 없이 토크를 생성하는 AC 모터입니다. | Q2. 삼상 유도 전동기는 어떻게 작동합니까?고정자 권선의 3상 전류는 회전 자기장을 생성합니다. 이 필드는 로터 바에 전류를 유도하고 두 필드 사이의 상호 작용으로 샤프트가 회전합니다. |
Q3. 비동기 모터와 유도 모터의 차이점은 무엇입니까그들은 동일한 기계를 설명합니다. 비동기식은 필드 속도보다 회전자 속도가 느린 것을 의미하고, 유도는 직접 연결이 아닌 유도를 통해 전류가 회전자에 도달하는 방식을 의미합니다. | Q4. 삼상 유도 전동기의 장점은 무엇입니까?간단한 농형 구조, 커패시터 없이 자체 시작, 다양한 부하에서 안정적인 작동 속도, 분수 킬로와트에서 최대 수백 킬로와트까지 넓은 사용 가능한 전력 범위를 제공합니다. |
Q5. 삼상 모터는 무엇에 사용됩니까?제조, 에너지, 광업, 섬유 및 항만 처리 환경 전반에 걸친 팬, 펌프, 압축기, 컨베이어, 공작 기계 및 일반 산업 장비. | Q6. 3상 유도 전동기를 선택하는 방법구동 부하 유형 및 필요한 속도부터 시작하여 시작 여유를 두고 샤프트 출력 크기를 결정한 다음 극 수, 하우징 및 보호 등급을 설치 환경에 맞춥니다. |
Q7. 필요한 모터 크기를 어떻게 계산합니까?P를 사용하여 부하 토크와 속도로부터 샤프트 동력을 추정합니다. 토크 시간 속도를 9550으로 나눈 다음 합리적인 여유를 두고 가장 가까운 표준 프레임 등급으로 반올림합니다. | Q8. 모터 마력을 선택하는 방법추측하기보다는 구동 장비의 실제 전력 요구 사항을 바탕으로 작업하고, 대략 1hp를 사용하여 마력과 킬로와트 간을 변환하면 0.746kW와 같습니다. |
Q9. 내 모터에는 몇 개의 극이 있어야 합니까?동기 속도가 원하는 출력 속도에 가장 가까운 극 수를 선택하십시오. 이렇게 하면 일반적으로 필요한 추가 기어박스 또는 풀리 감소의 크기가 줄어들기 때문입니다. | Q10. 3상 모터에는 어떤 유지 관리가 필요합니까?냉각 공기 흐름, 베어링 윤활, 진동 수준 및 터미널 박스 연결에 대한 일상적인 주의는 시간이 지나도 장치가 안정적으로 작동하도록 유지하는 대부분의 요소를 다룹니다. |
