유도전동기에서 슬립이 커지면 발열이 증가하는 이유는 무엇인가요?

Question

전동기를 공부하다 보면 슬립이 증가하면 회전자 손실이 커지고 발열도 증가한다고 배우는데 왜 그런지 잘 이해가 안 됩니다. 단순히 속도가 느려지는 것뿐인데 왜 열이 더 많이 발생하는지도 궁금합니다. 또한 과부하 상태에서 전동기가 뜨거워지는 현상과 슬립이 어떤 관계가 있는지도 알고 싶습니다.

Answer 1

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

슬립이 커지면은 회전자가 동기 속도보다 많이 느려진다는 뜻입니다. 그래서 자속을 더 강하게 끊으면서 회전자에 흐르는 전류가 유도 전동기 특성상 급격히 증가하게 되죠. 이때 전류의 제곱에 비례하는 동선이 대부분 열로 변합니다. 그래서 전동기가 뜨거워지죠. 결국에는 과부하가 걸리면 속도가 밀려 슬립이 늘어나고 이것 때문에 전류가 늘어나면서 발열로 이어지는 원리라고 이해하시면 좋겠네요.

Answer 2

안녕하세요. 최광민 전기기사입니다.

유도전동기에서 슬립은 회전자 속도와 회전자계 속도 차이를 의미합니다. 정상 상태에서는 슬립이 작지만, 부하가 증가하면 더 큰 토크가 필요하기 때문에 슬립도 증가하게 됩니다.

슬립이 커진다는 것은 회전자와 회전자계 상대속도가 더 커진다는 뜻입니다. 그러면 회전자에 더 큰 유도전압이 발생하고 회전자 전류도 증가하게 됩니다.

문제는 회전자 전류가 증가하면 동손도 함께 커진다는 점입니다. 전동기 손실 중 동손은 전류 제곱에 비례하기 때문에 발열 증가가 빠르게 나타날 수 있습니다.

과부하 상태에서는 회전속도가 떨어지고 슬립이 증가합니다. 이 상태가 오래 지속되면 회전자와 고정자 모두 발열이 커질 수 있습니다. 심한 경우 절연 열화와 권선 손상으로 이어질 수도 있습니다.

결국 슬립은 단순 속도 차이가 아니라 전동기 내부 손실과 발열 상태를 보여주는 중요한 지표라고 볼 수 있습니다.