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3상 모터는 왜 단상보다 효율이 좋은가요?
같은 출력인데 3상이 유리하다는 설명을 들었습니다. 회전자계가 만들어지는 원리 때문인가요? 결선을 Y와 델타 중 어떻게 고르는지, 기동 방식에 따라 무엇이 달라지는지 알고 싶습니다
5개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 박재화 전문가입니다.
3상 모터가 단상보다 유리한 가장 큰 이유! 3상 모터는 120도씩 어긋난 3개의 전류가 자연스럽고 일정한 회전자계를 만들어 토크가 부드럽게 발생하기 때문입니다.
단상과 비교해보면 단상은 자체적으로 일정한 회전자계를 만들기가 어렵습니다. 그래서 기동장치가 필요하고 토크 맥동도 더 큰 편이라 같은 출력에서 효율과 운전 안정성이 떨어질 수 있습니다.
Y결선은 각 권선에 걸리는 전압이 낮아져 기동전류와 기동토크를 줄일 수 있고, 델타결선으로 바꾸는 Y-델타 기동을 사용하기도 합니다. 다만 어떤 결선을 써야 하는지는 모터 명판의 정격전압과 권선 설계에 따라 정해지기 때문에 임으로 바꾸시면 안됩니다. 인버터를 사용하면 주파수와 전압을 조절해 기동전류를 줄이면서 속도와 토크도 부드럽게 제어할 수 있는 특징이 있습니다.
종합해서 3상 모터의 장점은 균일한 회전자계, 높은 효율, 좋은 기동특성에 있고, 결선과 기동방식은 모터 정격과 사용조건에 맞춰 선택해야 됩니다.
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채택된 답변안녕하세요. 강세훈 전문가입니다.
3상 모터는 120도씩 어긋난 3개 전류가 자연스럽게 회전자계를 만들어 토크가 끊김 없이 균일하기 때문에 단상보다 효율,역률,크기 면에서 유리합니다. Y결선은 낮은 전압, 기동전류 감소, 델타결선은 전전압 운전에 쓰이며 큰 모터는 Y로 기동 후 델타로 전환합니다.
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
맞아요, 회전자계가 핵심이에요. 3상 전원은 위상이 120도씩 어긋난 전류 세 개가 흐르는데, 이걸 120도 간격으로 배치한 코일에 넣으면 자기장이 스스로 빙글빙글 도는 회전자계가 만들어져요. 회전자는 이 도는 자기장에 끌려 따라 돌기만 하면 돼요. 세 사람이 순서대로 회전목마를 밀어주는 것과 같아서 힘이 끊김 없이 이어지고 토크가 균일해요. 반면 단상은 자기장이 한 방향으로 커졌다 작아졌다 맥동만 하기 때문에 스스로 돌지 못하고, 기동 콘덴서나 보조 권선으로 억지로 회전 방향을 만들어줘야 해요. 이 보조 장치에서 손실이 나고 토크 맥동 때문에 진동과 열이 더 생겨서, 같은 출력이면 3상이 효율과 역률, 크기 모두 유리한 거예요.
Y와 델타 결선은 전압으로 갈라요. Y결선은 코일 하나에 선간전압의 약 58%만 걸리고, 델타는 선간전압이 그대로 걸려요. 그래서 모터 명판에 220V 델타, 380V Y처럼 두 전압이 함께 적혀 있는데, 전원 전압에 맞는 쪽을 골라야 코일에 설계 전압이 걸려요. 380V 전원에 델타로 물리면 과전압으로 타버리고, 220V에 Y로 물리면 힘이 안 나요.
기동 방식은 기동 전류 문제예요. 유도전동기는 정지 상태에서 켜면 정격 전류의 6~8배가 순간적으로 흐르는데, 작은 모터는 그냥 켜도 되지만 큰 모터는 이 돌입전류가 차단기를 떨어뜨리고 계통 전압을 흔들어요. 그래서 Y결선으로 낮은 전압에서 돌리기 시작해 속도가 붙으면 델타로 바꾸는 Y-델타 기동을 써요. 기동 전류가 3분의 1로 줄지만 기동 토크도 3분의 1로 주니 가벼운 부하에만 적합해요. 요즘은 전압을 서서히 올리는 소프트스타터나 아예 주파수를 조절하는 인버터를 쓰는 경우가 많아서, 기동 충격을 줄이면서 속도 제어까지 되는 인버터 방식이 신규 설비의 기본이 되고 있어요 :)
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
3상 모터는 3상 전원이 만드는 회전자계 덕분에 별도의 부속품 없이 스스로 고른 토크를 발생시켜 단상보다 에너지 손실이 적고 효율이 높습니다 동일 출력이라도 단상 대비 모터 크기가 작아지고 같은 전력 공급선으로 더 많은 전력을 송전할 수 있어 경제적입니다. 기동 시 전압 및 전류를 제어하는 방식에 따라 결선을 선택하는데 대용량 모터는 기동 전류를 1/3로 줄이기 위해 Y 결선으로 기동한 후 델타 결선으로 전환하여 운전합니다
안녕하세요. 최정훈 전문가입니다.
3상 모터는 120도 시차를 두고 회전자계가 일정하게 만들어져서 효율이 뛰어납니다. 단상처럼 전압이 0이 되는 지점이 없어서 기동 콘덴서도 필요없죠. 힘이 일정하게 전달되다 보니 진동과 전력 손실이 적어서 같은 출력이라도 유리한 것이에요.
그리거 결선은 전압과 기동 방식에 따라 달라집니다. Y결선은 높은 전압이나 초기 기동 전류를 줄일 때 쓰고, 델타 결선은 제 출력을 다 낼 때 쓰죠. 또 보통 큰모터는 Y결선으로 기동 전류를 3분의 1로 줄여서 출발한 뒤에, 델타로 전환해서 운전하는 방식을 사용하는 것입니다.