다상 모터 설계

AC 모터

단상에 비해 다상 AC 전원의 가장 중요한 이점은 아마도 AC 모터의 설계 및 작동일 것입니다.

이 책의 첫 번째 장에서 공부한 것처럼 일부 유형의 AC 모터는 고정 와이어 권선과 회전 자석 어셈블리로 구성된 교류 발전기(발전기) 대응 모터와 구성이 거의 동일합니다. (다른 AC 모터 디자인은 그렇게 간단하지 않지만 자세한 내용은 다른 강의에 남겨 둡니다.)

시계 방향 AC 모터 작동

회전하는 자석이 전자석 권선(코일)에 전원을 공급하는 교류의 주파수를 유지할 수 있다면 계속해서 시계 방향으로 당겨질 것입니다. (위 그림)

그러나 시계 방향만이 이 모터의 샤프트가 회전하는 유일한 유효한 방향은 아닙니다. 아래 그림의 동일한 AC 전압 파형으로 시계 반대 방향으로 쉽게 전원을 공급할 수 있습니다.

반시계 방향 AC 모터 작동

AC 모터 시동

극성 사이클(코일에 의해 생성되는 전압, 전류 및 자극)이 정확히 동일한 시퀀스로 인해 자기 회전자는 어느 방향으로든 회전할 수 있습니다.

이것은 모든 단상 AC "유도" 및 "동기" 모터의 공통된 특성입니다. 즉, 정상 또는 "올바른" 회전 방향이 없습니다. 이 지점에서 자연스러운 질문이 발생해야 합니다. 모터가 어느 방향으로도 잘 작동할 수 있다면 어떻게 의도한 방향으로 시동할 수 있습니까?

대답은 이러한 모터를 시작하는 데 약간의 도움이 필요하다는 것입니다. 한 번은 특정 방향으로 회전하는 데 도움이 되었습니다. 권선에 AC 전원이 유지되는 한 계속 회전합니다.

단상 AC 모터가 한 방향으로 가도록 하는 "도움"이 어디에서 오는지는 다를 수 있습니다.

일반적으로 메인 세트와 다르게 배치되고 주 전원과 위상이 다른 AC 전압으로 전원이 공급되는 추가 권선 세트에서 발생합니다. (아래 그림)

단방향 시동 AC 2상 모터.

이러한 보조 코일은 일반적으로 두 세트의 권선 사이에 위상 변이를 도입하기 위해 커패시터와 직렬로 연결됩니다. (아래 그림)

커패시터 위상 편이는 두 번째 위상을 추가합니다.

그 위상 변이는 코일 1a 및 1b의 자기장과 동등하게 불일치하는 코일 2a 및 2b의 자기장을 생성합니다.

결과는 명확한 위상 회전을 갖는 일련의 자기장입니다. 회전하는 자석을 일정한 방향으로 당기는 것은 이 위상 회전입니다.

다상 AC 모터 시작

다상 AC 모터는 특정 방향으로 회전하기 위해 그러한 속임수가 필요하지 않습니다. 공급 전압 파형에는 이미 명확한 회전 시퀀스가 ​​있으므로 모터의 고정 권선에 의해 생성되는 각 자기장도 마찬가지입니다.

사실, 함께 작동하는 3상 권선 세트의 조합은 흔히 회전 자기장이라고 불리는 현상을 생성합니다. . 회전 자기장의 개념은 Nikola Tesla가 세계 최초의 다상 전기 시스템(단순히 더 간단하고 효율적인 모터를 만들기 위해)을 설계하도록 영감을 주었습니다.

단상 전원에 비해 다상 전원의 라인 전류 및 안전 이점은 나중에 발견되었습니다.

선형 스트링 조명 비유

혼동될 수 있는 개념은 비유를 통해 훨씬 더 명확해집니다.

크리스마스 장식에 사용되는 전구와 같이 한 줄로 깜박이는 전구를 본 적이 있습니까? 일부 끈은 전구가 차례로 빛나고 어두워지기 때문에 일정한 방향으로 "움직이는" 것처럼 보입니다. 다른 스트링은 뚜렷한 움직임 없이 깜박거리기만 합니다. 두 가지 유형의 전구 스트링의 차이점은 무엇입니까?

답:위상 변이!

(아래 그림)과 같이 주어진 시간에 다른 모든 전구가 켜져 있는 일련의 조명을 조사합니다.

1-2-1-2단계:램프가 움직이는 것처럼 보입니다.

"1" 전구가 모두 켜지면 "2" 전구가 어둡고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 이 깜박임 시퀀스에서는 전구의 빛에 명확한 "움직임"이 없습니다.

당신의 눈은 오른쪽에서 왼쪽처럼 쉽게 왼쪽에서 오른쪽으로 "움직임"을 따를 수 있습니다. 기술적으로 "1" 및 "2" 전구 깜박임 시퀀스는 위상이 180° 다릅니다(서로 정확히 반대).

이것은 단상 AC 모터와 유사합니다. 이 모터는 어느 방향으로도 쉽게 작동할 수 있지만 자기장 교대가 명확한 "회전"이 없기 때문에 자체적으로 시작할 수 없습니다.

이제 2개가 아닌 3개의 전구 세트가 시퀀싱되어야 하는 일련의 조명을 살펴보겠습니다. 이 3개 세트는 아래 그림에서 동일하게 서로 위상이 다릅니다.

단계 순서:1-2-3:전구가 왼쪽에서 오른쪽으로 움직이는 것처럼 보입니다.

조명 순서가 1-2-3이면(순서는 (위 그림 참조)) 전구가 왼쪽에서 오른쪽으로 "움직이는" 것처럼 보입니다.

원형 스트링 조명 비유

이제 아래 그림과 같이 원형으로 배열된 이 깜박이는 전구 문자열을 상상해 보십시오.

원형 배열; 전구가 시계 방향으로 회전하는 것처럼 보입니다.

이제 위 그림의 조명은 직선이 아닌 원을 중심으로 배열되었기 때문에 시계 방향으로 "움직이는" 것처럼 보입니다.

전구의 위상 순서가 바뀌면 움직임의 모양이 바뀌는 것은 놀라운 일이 아닙니다.

깜박이는 패턴은 위상 순서에 따라 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 움직이는 것처럼 보입니다.

이것은 아래 그림에서 3개의 서로 다른 위상 변이의 전압 소스에 의해 활성화된 3개의 권선 세트가 있는 3상 AC 모터와 유사합니다.

3상 AC 모터:위상 시퀀스 1-2-3은 자석을 시계 방향으로 회전하고 3-2-1은 자석을 시계 반대 방향으로 회전합니다.

180° 미만의 위상 변이로 자기장의 진정한 회전을 얻습니다. 단상 모터의 경우 자체 시동에 필요한 회전 자기장은 용량성 위상 변이를 통해 생성되어야 합니다. 다상 모터의 경우 필요한 위상 변이가 이미 있습니다.

또한, 다상 모터의 샤프트 회전 방향은 매우 쉽게 역전됩니다. 모터로 가는 2개의 "핫" 와이어를 교체하기만 하면 반대 방향으로 작동합니다!

검토:

<울>

AC "유도" 및 "동기" 모터는 회전 자석이 고정 와이어 권선에 의해 생성된 교류 자기장을 따라가도록 하여 작동합니다.

이 유형의 단상 AC 모터는 특정 방향으로 회전하기 시작하는 데 도움이 필요합니다.

이러한 모터의 자기장에 180° 미만의 위상 변이를 도입하여 샤프트 회전의 명확한 방향을 설정할 수 있습니다.

단상 유도 전동기는 종종 커패시터와 직렬로 연결된 보조 권선을 사용하여 필요한 위상 변이를 생성합니다.

다상 모터에는 이러한 조치가 필요하지 않습니다. 회전 방향은 전원이 공급되는 전압의 위상 시퀀스에 의해 고정됩니다.

다상 AC 모터에서 2개의 "핫" 와이어를 교체하면 위상 시퀀스가 ​​반대로 되어 샤프트 회전이 반대로 됩니다.

관련 워크시트:

<울>

AC 모터 이론 워크시트

다상 전력 시스템 워크시트