전동기의 동기속도와 실제 회전속도가 다른 이유는 무엇인가요?

Question

유도전동기의 회전속도를 계산할 때 동기속도 공식을 사용하는데 실제 모터 명판의 회전수는 계산한 동기속도보다 조금 낮게 표시되어 있습니다. 예를 들어 60Hz, 4극 전동기의 동기속도는 1800rpm인데 실제 정격회전수는 이보다 낮은 경우가 많더라고요. 동기속도와 실제 회전속도 사이에 차이가 생기는 이유가 무엇이고, 부하가 증가하면 이 차이도 달라지는지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 박현민 전기기능사입니다.

유도전동기는 회전자계와 회전자 사이에 상대속도가 있어야 회전자에 유도전류가 발생하기 때문에 실제 회전속도가 동기속도보다 느립니다. 이 차이를 슬립이라고 합니다. 부하가 증가하면 더 큰 토크를 발생시키기 위해 슬립이 증가하고 실제 회전속도는 동기속도에서 조금 더 떨어집니다. 따라서 명판의 정격회전수가 동기속도보다 낮은 것은 정상이며, 부하에 따라 실제 회전속도가 조금씩 변할 수 있습니다.

Answer 2

안녕하세요. 김종식 전기기사입니다.

네, 유도전동기의 동기속도와 실제 회전속도가 다른 이유는 슬립때문입니다.

60hz,4극 전동기의 동기속도는 1800rpm이지만, 유도전동기는 회전자가 이 속도와 완전히 같아지면 회전자에 유도전류가 생기지 않아 토크를 만들 수 없습니다. 그래서 실제 회전자는 회전자계보다 조금 느리게 돌아야 하고, 그 속도 차이 때문에 토크가 발생합니다.

이 차이를 슬립이라고 합니다. 예를 들어 동기속도가 1800rpm인데 실제 정격속도가 1750rpm이라면, 약 50rpm의 차이가 있는 셈입니다.

부하가 증가하면 모터는 더 큰 토크를 만들어야 하므로 슬립이 더 커집니다. 그래서 부하가 커질수록 실제 회전수는 조금 더 떨어지고, 무부하에 가까워질수록 실제 속도는 동기속도에 가까워집니다.

현장에서는 이 특성을 이용해 과부하 여부를 판단하기도 합니다. 평소보다 회전수가 많이 떨어지고 전류도 함께 증가한다면 과부하, 전압저하, 회전자 이상, 기계적 마찰 증가 등을 의심할 수 있습니다.

즉, 동기속도는 회전자계의 속도이고 실제 회전속도는 회전자의 속도이며, 유도전동기는 토크를 만들기 위해 반드시 약간의 속도 차이인 슬립이 필요하다고 이해하면 됩니다.