권 선형 회전자 유도 전동기는 다람쥐 케이지 유도 전동기와 같은 고정자를 갖고 있지만, 슬립 링과 브러시를 통해 구동되는 절연 권선이 있는 회전자를 갖고 있습니다.
그러나 슬립 링에는 전원이 공급되지 않습니다. 유일한 목적은 시동 시 로터 권선과 직렬로 저항을 배치할 수 있도록 하는 것입니다(아래 그림). 이 저항은 모터가 시동되면 단락되어 로터가 다람쥐 케이지 대응물처럼 전기적으로 보이게 합니다.
권선형 회전자 유도 전동기
질문: 왜 회전자와 직렬로 저항을 배치합니까?
A: 스쿼럴 케이지 유도 모터는 시동 시 전체 부하 전류(FLC)의 500%에서 1000% 이상을 소모합니다. 이는 소형 모터의 경우 심각한 문제가 아니지만 대형(10kW) 모터의 경우 심각한 문제입니다.
저항을 로터 권선과 직렬로 배치하면 시동 전류, 잠금 로터 전류(LRC)가 감소할 뿐만 아니라 시동 토크, 잠금 로터 토크(LRT)도 증가합니다. 아래 그림은 로터 저항을 R 0 에서 R 1 로, R 2 로 증가시키면 파괴 토크 피크가 왼쪽으로 이동하여 속도가 0이 됩니다.
이 토크 피크는 로터 저항이 없는 상태에서 사용 가능한 시작 토크(R 0 ) 보다 훨씬 높다는 점에 유의하십시오. 슬립은 로터 저항에 비례하고 풀아웃 토크는 슬립에 비례합니다. 따라서 시작 시 높은 토크가 생성됩니다.
브레이크다운 토크 피크는 로터 저항을 증가시켜 0속도로 이동합니다.
저항은 최대 주행 속도에서 사용 가능한 토크를 감소시킵니다. 하지만 그 저항은 로터가 시동될 때까지 단락됩니다. 단락된 로터는 다람쥐 케이지 로터처럼 작동합니다. 시동 중에 생성된 열은 대부분 시동 저항에서 모터 외부로 소산됩니다.
브러시와 슬립링과 관련된 복잡성과 유지관리는 간단한 다람쥐 케이지 로터와 비교했을 때 권선형 로터의 단점입니다.
이 모터는 높은 관성 부하를 시동하는 데 적합합니다. 높은 시동 저항은 높은 풀 아웃 토크를 제로 속도에서 사용할 수 있게 합니다. 비교를 위해, 스쿼럴 케이지 로터는 동기 속도의 80%에서만 풀 아웃(피크) 토크를 나타냅니다.
속도 제어
가변 저항을 로터 회로에 다시 넣어 모터 속도를 변경할 수 있습니다. 이렇게 하면 로터 전류와 속도가 감소합니다. 0 속도에서 사용 가능한 높은 시동 토크, 다운시프트 브레이크 다운 토크는 고속에서는 사용할 수 없습니다.
아래 그림의 90% Ns에서 R 2 곡선을 참조하세요. 저항기 R 0 , R 1 , R 2 , R 3 은 0에서 값이 증가합니다.
R 3 에서 더 높은 저항은 속도를 더욱 감소시킵니다. 속도 조절은 토크 부하를 변경하는 것과 관련하여 좋지 않습니다. 이 속도 제어 기술은 전체 속도의 50%~100% 범위에서만 유용합니다.
속도 제어는 엘리베이터나 인쇄기와 같은 가변속도 부하에 잘 작동합니다.
로터 저항은 권선 로터 유도 전동기의 속도를 제어합니다.
이중 공급 유도 발전기
우리는 이전에 동기 속도보다 빠르게 구동될 경우 발전기 역할을 하는 다람쥐 케이지 유도 전동기를 설명했습니다. ( 유도 전동기 발전기 참조 ) 이것은 단일 공급 유도 발전기 로 , 고정자 권선에만 전기 연결이 있습니다.
권선형 로터 유도 모터는 동기 속도 이상으로 구동될 때 발전기 역할을 할 수도 있습니다. 스테이터와 로터에 모두 연결이 되어 있으므로 이러한 기계는 이중 공급 유도 발전기 (DFIG)로 알려져 있습니다.
로터 저항으로 인해 이중 공급 유도 발전기의 과속이 허용됩니다.
단일 공급 유도 발전기는 번거로운 풍력 토크로 구동될 때 사용 가능한 슬립 범위가 1%에 불과했습니다. 권선 로터 유도 모터의 속도는 로터에 저항을 삽입하여 50-100% 범위에서 제어할 수 있으므로 이중 공급 유도 발전기에서도 동일한 결과를 기대할 수 있습니다.
우리는 로터를 50%까지 느리게 할 수 있을 뿐만 아니라, 50%까지 과속할 수도 있습니다. 즉, 우리는 이중 공급 유도 발전기의 속도를 동기 속도에서 ±50%까지 변경할 수 있습니다. 실제로는 ±30%가 더 실용적입니다.
발전기가 과속하면 로터 회로에 배치된 저항이 과도한 에너지를 흡수하는 반면 스테이터는 전력선에 일정한 60Hz를 공급합니다(위 그림). 저속의 경우 로터 회로에 삽입된 음의 저항이 에너지 부족을 메우고 스테이터가 전력선에 60Hz 전력을 공급할 수 있도록 합니다.
변환기는 이중 공급 유도 발전기의 회전자로부터 에너지를 회수합니다.
실제로 로터 저항은 로터에서 전력을 흡수하고 전력을 소모하는 대신 전력선에 공급하는 컨버터로 대체될 수 있습니다. 이렇게 하면 발전기의 효율이 향상됩니다.
변환기는 이중 급전 유도 발전기의 회전자를 위해 전력선에서 에너지를 빌려 동기 속도에서도 잘 작동할 수 있도록 합니다.
변환기는 저속 회전자를 위한 회선에서 전력을 "빌려" 스테이터로 전달할 수 있습니다. 빌린 전력은 더 큰 샤프트 에너지와 함께 전력 회선에 연결된 스테이터로 전달됩니다.
스테이터는 회선에 130%의 전력을 공급하는 것으로 보입니다. 로터가 30%를 "빌려" 회선에 이론적인 무손실 DFIG를 위해 100%를 남겨둔다는 점을 명심하세요.
권선 회전자 유도 전동기 품질
- 높은 관성 부하에 대한 뛰어난 시동 토크.
- 농형 유도 전동기에 비해 시동 전류가 낮습니다.
- 속도는 최대 속도의 50%에서 100%에 이르는 저항 변수입니다.
- 다람쥐 케이지 모터에 비해 브러시와 슬립 링의 유지 관리가 더 많이 필요합니다.
- 권선형 회전자 발전기의 발전기 버전은 이중 공급 유도 발전기 , 가변 속도 기계로 알려져 있습니다.