유도전동기에서 슬립은 왜 필요한가요?

Question

• 전기기기 과목에서 유도전동기를 공부하다 보면 슬립이라는 개념이 나오는데, 동기속도보다 약간 느리게 회전하는 차이를 의미한다고 배웠습니다. 그런데 왜 전동기가 동기속도와 정확히 같게 돌면 안 되는지 궁금합니다. 슬립이 있어야 유도전압이 발생한다고 하는데 실제로 어떤 원리인지 잘 이해되지 않습니다. 또한 부하가 증가하면 슬립도 증가한다고 하는데 왜 그런지도 궁금합니다. 슬립이 너무 커지면 전동기 효율이나 발열에 어떤 영향을 주는지도 알고 싶습니다. 실무적으로는 슬립을 이용해 전동기 상태를 판단하기도 하는지 자세히 설명 부탁드립니다.

Answer 1

안녕하세요. 박현민 전기기능사입니다.

결론부터 말씀드리면 유도전동기는 회전자와 회전자계 사이에 속도 차이가 있어야 전류가 유도되고 토크가 발생하기 때문에 반드시 슬립이 필요합니다. 유도전동기는 고정자에서 만들어지는 회전자계가 회전자 도체를 지나가면서 전류를 유도하는 방식으로 동작합니다.

만약 회전자가 회전자계와 완전히 같은 속도로 돌게 되면 상대속도가 0이 됩니다. 상대속도가 없으면 회전자 도체를 쇄교하는 자속 변화도 없어집니다. 그러면 유도기전력이 발생하지 않고 회전자 전류도 흐르지 않게 됩니다. 결국 토크도 사라집니다.

그래서 유도전동기는 항상 동기속도보다 약간 느리게 회전합니다. 이 속도 차이를 슬립이라고 합니다. 슬립이 존재해야 회전자에 전류가 유도되고 전자력이 발생할 수 있습니다.

부하가 증가하면 더 큰 토크가 필요해집니다. 더 큰 토크를 만들려면 회전자 전류도 증가해야 하는데, 이를 위해서는 상대속도가 더 커져야 합니다. 그래서 부하 증가 시 슬립도 증가합니다.

하지만 슬립이 지나치게 커지면 회전자 손실과 발열이 증가하고 효율이 떨어집니다. 심한 경우 과부하 상태가 되어 전동기 온도가 급격히 상승할 수 있습니다. 실제 현장에서는 회전속도와 슬립 변화를 통해 전동기 부하 상태나 이상 여부를 판단하기도 합니다.

결국 슬립은 단순 손실이 아니라 유도전동기가 토크를 발생시키기 위해 반드시 필요한 기본 조건입니다.

Answer 2

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

유도전동기는 자석을 따라가는 원리라 속도 차이가 없으면 유도전류가 안 생겨서 힘을 못 쓰거든요. 짐이 무거워지면 더 큰 힘이 필요해서 슬립이 늘어나고 그만큼 열도 많이 나니 주의해야 합니다. 실무에선 슬립이 평소보다 너무 커지면 베어링이나 코일 부하를 의심해보는 지표로 쓰기도 하니 잘 채크해보셔요.