<유도 전동기의 원리> 1......유도 전동기의 회전 원리는 Arago 의 원판의 실험에서 발전하였다. 아래 그림과 같이 회전 가능한 도체 원판 위에서 자석의 N 극을 시계 방향으로 회전시키면

상대적으로 원판은 자기장 사이를 반시계 방향으로 움직이는 것과 같다.

2......따라서 플레밍의 오른손 법칙에 따라 원판의 중심으로 향하는 기전력이 유도된다. 이

기전력은 마찬가지로 원판의 중앙으로 흐르는 맴돌이 전류를 만든다.

3......원판의 중앙으로 흐르는 맴돌이 전류는 자기장과 함께 플레밍의 왼손 법칙을 만족하게 되고,

이에 따라 원판은 시계 방향으로 회전한다.

즉, 원판은 자석이 회전하는 방향과 같은 방향으로 움직인다. 이 때, 원판은 자석보다는 빨리

회전할 수는 없다. 또한, 원판이 자석과 같은 속도로 회전한다면 원판이 자석의 자기장을 쇄교할

수(자를 수)없으므로 원판은 반드시 자석보다 늦게 회전한다. ※자석을 회전시키는 대신에 3 상 교류로 회전자기장을 만들어 주면, 같은 원리로 원판은

회전한다.

<기본 원리>

그림과 같이 자석의 N 극과 S 극에 의한 자기장이 존재하는 공간에 코일을 직사각형 모양으로 둔다

코일을 오른손의 엄지손가락이 가리키는 방향으로(반시계 방향) 회전 시키면 플레밍의 오른손 법칙에

의해 가운데 손가락이 가리키는 방향으로 전류가 흐른다.

<교류 발전의 원리>

아래 그림과 같이 코일의 양 끝에 슬립링을 연결시킨다.

이때, 왼쪽의 코일 끝은 안쪽의 링에 연결하고 오른쪽 코일 끝은 바깥쪽의 링에 연결한다.두 링은 서로 접촉하지 않은 상태이고 코일을 회전 시키면 두 링은 각기 자기의 중심점을 기준으로 제자리

에서 회전 한다. 회전하는 두 링에 각각 브러시를 접촉시키면 기전력을 얻을 수 있다.

자기장이 존재하는 공간에서 코일을 회전시키면 전류가 발생하는데, 코일은 회전하면서 자석의

극의 자리를 서로 번갈아 지나므로 발생하는 기전력은 교류가 된다.

이 때, 코일의 위치가 수평일 때에는 자기장의 방향과 코일이 움직이는 방향이 나란한 위치에 있으므로

기전력은 발생하지 않는다. 코일이 반시계 방향으로 회전하면 기전력은 점점 증가하고 90°가 되면

기전력이 가장 크게된다. 코일이 회전을 계속하여 180°가 되면 기전력은 다시 0 이 된다.

코일이 회전하여 270°의 위치가 되었을 때 기전력은 최대가 되지만 코일의 위치가 N 극에서 S 극으로

바뀌었으므로 전류의 방향은 바뀌게 된다. 코일이 360°의 위치가 되면 기전력은 다시 0 이되고 이러한

사이클이 계속 반복되어 위와 같은 정현파 교류가 발생하게 된다.

<직류 전동기의 원리>

자기장 중에 놓인 도체에 직류 전류를 흘리면 플레밍의 왼손법칙에 의해 도체에 전자력이 발생하여

회전하게된다.

직류 전동기는 속도제어가 용이하기 때문에 전철, 엘리베이터, 압연기 등과 같이 속도 조정이 필요한

경우에 널리 이용된다.

<전동기의 분류>

전동기는 크게 사용 전원에 따라 직류 전동기와 교류 전동기로 구분된다. 직류전동기는 직류 타여자

전동기와 직류 자여자 전동기(직류 분권 전동기, 직류 직권 전동기, 직류 복권 전동기)로 나누어지며, 교류

전동기는 유도전동기, 동기 전동기, 정류자 전동기로 나누어진다. 산업용으로 널리 사용되고 있는 유도

전동기는 단상 전원을 사용하는 단상유도 전동기와 3 상전원을 사용하는 3 상유도 전동기로 분류되며, 사용전압, 보호형식등에 분류된다.

직류 전동기

직류 타여자 전동기

직류 자여자 전동기

분권 전동기

직권 전동기

복권 전동기

교류 전동기 유도 전동기 단상 유도 전동기

3 상 유도 전동기

동기 전동기

정류자 전동기

<변압기의 기본원리>

그림과 같이 성층 철심에 권선 n1(1 차측)과 n2(2 차측)를 감고 1 차에 전류를 흘리면 1 차권선에 흐르는

전류에 의해 1 차측 철심에 자속이 발생하고 이 자속은 철심을 통해 2 차권선을 쇄교한다.

2 차권선의 내부에 있는 철심에서는 1 차권선에 의한 자속의 변화를 방해하는 방향으로 자속이 발생하고

이 자속에 의해 2 차권선에 기전력이 발생하여 전류가 흐르게 된다.

그러나 이때 발생한 전류는 잠시후면 없어지게 된다. 이는 1 차측 권선에 의한 자기장의 크기에 변화가

있어야만 전류가 유도 된다는 것을 설명하는 것으로, 2 차측에 계속적인 전류가 발생하기 위해서는

자기장의 변화를 위해 1 차측에 교류를 흘려주어야 한다.

1 차전압에 대한 2 차전압은 권선수에 비례한다. 즉 (v1/v2) = (n1/n2)의 관계가 성립하고 이를 변압비라

한다.

<종류>

변압기는 전원의 상수에 따라 단상과 3 상 변압기로 나뉘며 철심의 구조에 따라 내철형, 외철형, 권철심형이 있다. 또한 권선 하나로 1 차와 2 차를 공동으로 사용하는 단권 변압기가 있는데, 이는

변압비가 2 보다 작은 범위내에서 승압 및 강압을 할 때에 효율이 좋아 가정용 전압 조정기로 사용된다.

<단상 유도 전동기>

아래의 그림과 같이 외부의 자석을 회전시키면 내부에 있는 도체 원통도 유도 전동기의 회전원리에

의해서 자석의 회전방향과 같은 방향으로 도는 현상을 이용한다.

아래와 같이 자극 대신에 코일을 이용하면 같은 효과를 얻을 수 있다. 즉, 두 코일의 감는 방향을 같은

방향으로 하면 마치 자석의 N 극과 S 극이 되어 여기에 교류 전원을 연결하면 자기장이 형성된다.

그러나 단상 교류에 의한 교번 자기장은 생기지만, 일정 방향으로의 회전 자기장이 생기지 않기 때문에

자체적으로 기동하지 못한다. 따라서 단상 유도전동기는 먼저 일정 방향으로 기동 회전력을 주는 장치가

있어야한다.

<특징>

단상 유도 전동기의 회전자는 농형이고, 고정자 권선에 흐르는 단상 교류에 의한 자기장은 회전자기장이

아니므로 자체적으로 회전하지 못하여 특별한 장치로 기동시켜 주어야 한다. 이러한 기동 방식에 따라

분상 기동형, 반발 기동형, 셰이딩 코일형, 콘덴서 기동형 등으로 나뉜다.단상 유도 전동기는 약 400W 이하의 소형 전동기, 즉 가정용 펌프, 선풍기, 진공 청소기, 냉장고, 세탁기

및 농업용 등으로 널리 쓰인다.덧글 쓰기 엮인글 쓰기

<3상 동기 전동기>

자극으로 되어 있는 회전자 주위에 자석을 회전시키면 흡인력에 의해서 회전자는 자석이 회전하는 속도와

같은 속도로 시계방향으로 회전한다.

자석을 회전 시키는 대신에 위의 그림처럼 3 상 권선을 한 고정자의 안쪽에 회전자를 두면, 회전자는

고정자의 회전자기장의 속도와 같은 속도로 회전한다. 단, 정지하고 있는 동기 전동기는 자극이 무거워

회전자기장과 같은 속도로 회전할 수 없으므로, 처음에는 회전자를 동기 속도까지 회전시켜주는 기동

방법이 필요하다.

동기 전동기는 여자기를 필요로 하며 값이 비싸지만, 속도가 일정하고 역률 조정이 쉽기 때문에 정속도

대동력용으로 사용된다. 속도제어가 필요한 경우에는 주파수를 바꾸는 방법을 취한다.덧글 쓰기 엮인글 쓰기

저항이란 무엇인가?저항은 전류의 흐름을 억제하는 기능을 가진 전자 부품이다.회로에서 사용하는 기호는 으로 표현되고 저항 값의 단위는 오옴(Ω)이 사용된다..단위가 1000씩 바뀔 때 마다 1000Ω 은 1KΩ(킬로오옴), 1000 KΩ 은 1MΩ(메가 오옴)이라고

부른다.

저항은 어떻게 분류하나?저항은 크게 나누어, 저항값의 변화가 없는 고정 저항과 저항값을 변화시킬 수 있는 가변

저항으로 분류한다.그리고 저항성분으로 사용하고 있는 재료에 따라 탄소계와 금속계 저항으로 분류된다.

저항을 선정할 때 생각해야 할 포인트는?사용할 저항을 선정할 때 생각해야 할 중요 포인트는 저항값, 정격전력, 정밀도이다.

정격전력이란?정격전력이란 저항이 견딜 수 있는 소비전력(와트)을 말한다.정격전력은 저항에 흐를 수 있는 전류의 제곱 (I2) × 저항값(R)의 식으로 구하게 된다.저항은 열을 발생하는 소자이므로 정격을 넘어서 사용하면 저항이 타 버리는 문제가 발생한다. 일반적인 전자 회로에서 많이 사용하는 정격으로는 1/8W, 1/4W, 1/2W 등이 있다.전자 회로의 신호 회로(약전류) 에서는 1/8W 나 1/4W 저항이면 충분하다.그러나 전원 회로, 발광 다이오드의 전류 제어용 등에서는 큰 전류가 흐르므로 정격전력을

계산해서 안전한 정격의 저항을 사용해야 한다.

저항이 일정한 간격이 아닌 저항값으로 제품이 제공 되는 이유는?저항값의 표준은 JIS(일본공업규격) C5001 의 규정에 의하여 E 표준 계열로 정해져 있다.이것은 10 을 대수적으로 분할한 구조이다.

예를 들면) E3 의 경우, 10 을 3 등분 하여 1, 2.2, 4.7, 10 의 수치로 표시하고, E6 의 경 우는 1, 1.5, 2.2, 3.3, 4.7, 6.8, 10 으로 표시되며, E12 는 1, 1.2, 1.5, 1.8, 2.2, 2.7, 3.3, 3.9, 4.7, 5.6, 6.8, 8.2, 10 으로 표시 됩니다.

E 계열은 위에서 예를 든 3, 6, 12 이외에 24, 48, 96, 192 계열이 있습니다. 일반적으로 자주

사용되는 계열은 E12 계열이다.저항값의 표시는 숫자로 표시 하기에는 부품이 작기 때문에 컬러-코드를 이용 하고 있습니다. 1/2W 이하의 저항 은 대부분 칼라 코드로 규격을 표시 하므로 컬러-코드의 읽는 법을 숙지할

필요가 있습니다.

저항값 읽는 법과 오차

색띠저항의 저항값 읽는요령

힌트[색의 순서는 무지개색인 빨주노초파남보]에서 남색이 빠진 구성임

색 수치 승수정밀도

(%)온도 계수

10-6/

흑 0 0 - ± 250

갈 1 1 ± 1 ± 100

적 2 2 ± 2 ± 50

등 3 3 ± 0.05 ± 15

황 4 4 - ± 25

녹 5 5 ± 0.5 ± 20

청 6 6 ± 0.25 ± 10

자 7 7 ± 0.1 ± 5

회 8 8 - ± 1

백 9 9 - -

금 - - 1 ± 5 -

은 - - 2 ± 10 -

무 - - ± 20 -

저항은 4색띠 저항과 5색띠 저항이 있습니다. 정밀도가 높은 저항의 경우 6색띠 저항도

있으며 이때 마지막 띠색은 온도 계수를 표현합니다.

갈=1),(흑=0),(등=3),(금)　 10 × 　 103　 = 　 10 KΩ 　 정밀도(금)　 = 　 ± 5%

황=4),(자=7),(흑=0),(적=2)　 470　 × 　 102　 = 　 47 KΩ 　 정밀도(갈)　 = 　 ± 1%

수치로표시되는 저항의 저항값 읽기

숫자로 표시되는 저항은 저항단위인 (Ω)이 표기되어있으면 그대로 읽으면 됩니다.단위가 표시되어있지 않고 숫자만 3개가 있으면 이때는 4색띠저항의 방식으로 제 1숫자,제 2숫자,제 3숫자의 값이 되고 계산법도 동일합니다. 저항에는 어떤 종류가 있고 어떻게 생겼을까? 탄소 피막 저항

일반저항 가장 일반적으로 보급되어 있는 염가의 저항으로

저항값의 정밀도는 ±5%, 정격전력은 1/8W, 1/4W, 1/2 W 가 주류를 이루고 있습니다. 회로에 사용시 노이즈 발생율이 높다는

결점이 있으나, 디지털 회로에서는 크게

문제될 정도는 아닙니다.

탄소 피막 저항의 사이즈

정격전력

(W)굵기

(mm)길이

(mm)

1/8 2 3

1/4 2 6

1/2 3 9

어레이저항

이 저항은 저항어레이 또는 어레이저항이라 불린다.같은 값의 여러개의 저항을 일체형으로 만든 것입니다. 저항의 한쪽이 내부에서 이어져 있어

복수의 발광 다이오드 전류 제어를 하는 경우 등 실장 스페이스를 줄일 수 있고 사용이

편리합니다. 사진의 저항는 8개의 저항이 다음 회로의 좌측과 같이 연결 되어 있고, 표면에는

단순히 저항값만 표시되어 있는 타입 입니다. 9개의 핀이 있으며 저항값이 인쇄된 방향에서 보았을 때 제일 좌측의 핀 공통이 되는 핀입니다. 공통핀에는 점이 찍혀 있습니다.같은 형태를 하고 있으나 4S470Ω 등과 같이 저항값 앞에 4S 와 같이 표시가 붙어 있는 타입은

다리가 8개 이며 그림의 우측 회로와 같이 같은 용량의 독립한 저항이 여러개 들어 있는

것입니다.이 종류의 저항의 정격전력은 1/8W 가 대부분입니다.

금속 피막 저항 탄소계 저항보다 정밀도가 높은 저항값이 필요한 경우에 사용됩니다. 정밀도가 ±0.05%의

것도 있습니다. 우리가 보편적으로 취급하는 회로에서는 그렇게 고정밀도의 저항는 사용하지

않습니다. 정밀도를 요하는 부분일지라도 보통 ±1%정도의 정밀도면 충분합니다. 금속 피막

저항의 재료는 Ni-Cr(니크롬) 등이 사용 되고 있습니다. 이 저항의 용도는 브리지회로, 필터회로

등과 같이 저항값의 불균형이 회로의 성능에 크 게 영향을 주는 경우, 아날로그의 잡음이 걱정이

되는 회로등에 사용합니다.

금속 피막 저항의 사이즈

정격전력

(W)굵기

(mm)길이

(mm)

1/8 2 3

1/4 2 6

1 3.5 12

2 5 15

가변저항

가변 저항은 볼륨이라고 불리기도 하는것으로 라디오의 음량 조정처럼 용이하게 저항값을

바꿀수 있는것과, 전자 회로의 부품의 불균형에 의한 동작 상태를 조정(조절, Adj.)하기 위해

이용되는 반고정 저항이 있 습니다. 통상의 가변저항, 반고정저항은 회전할 수 있는 각도가 300도 정도지만 저항값을 미세하게 조정하기 위해서 기어를조합한 다회전(10∼25 회전) 구조로

설계 된것(포텐쇼메타)도 있습니다.

저항

사진의 우측의 것은 음량 조정등, 저항값을 용이하게 변경할 수 있는 가변 저항이고

가운데 있는 원형 및 사각의 4개는 프린트기판에 실장하는 반고정 가변 저항이며 좌측의 2개는

포텐쇼메타 입니다. 포텐 쇼메타의 형태는 이 사진에 표시하는 이외에 제일 우측의 형태에

가까운 것도 있으므로 용도에 따라 모양을 선택할 수 있습니다. 회로상에 표시하는

기호는 좌측 그림과 같습니다

가변 저항은 축의 회전 각도에 따른 저항값의 변화방법에 따라

3 종류로 구분 합니다. A 형은 축을

오른 쪽으로 회전하는 경우

처음에는 저항값이 천천히 변화하고

후반은 급에 변화하는 타입 으로서

라디오 의 음량 조절(볼륨) 등에 사용 됩니다. 인간의

귀의 특징(작은 소리의 변화에는 민감하고 큰 소리의

변화는 무딘)에 적합 하기 때문 입니다. B 형은 축의

회전과 저항값의 변화가 직선적으로 변화 하는 것 으로

회로중의 저항값 설정, 밸런스 회로등의 목적으로 사용

되며, C 형은 A 형과 반대로 회전의 초기는 저항값이 급격하게 변화하고 후반은 완만한 변화를

하는 타입으로서 일반적인 용도로는 사용되지 안습 니다. 시판되고 있는 가변 저항는 대부분이

A 형 또는 B 형 입니다.

기타 저항

탄소피막 저항, 금속피막 저항 이외에 많이 사용되는 저항의 종류로서는, 권선저항이 있습니다. 권선저항중에는 금속의 저항 선재를 세라믹 케이스에 삽입해 특수한 시멘트로 굳힌 시멘트

저항이 포함되며 1∼2W 의 소형부터 수십W 의 대형까지 여러 종류가 있으며, 대 전력용의

저항을 사용하는 경우 열이 많이 나므로 방열을 충분히 고려하는 것이 필요합니다.

저항의 가변원리를 이용한 소자에는 어떤 것이 있는가?

수광센서 (Cds )

빛에 의해 저항값이 변화되는 부품입니다. 카드늄을 사용한 것으로 빛의 양이 많을수록

저항값이 작아지고 어두 워 질수록 저항값이 커지게 됩니다. 수광 감도, 사이즈, 저항값 등에 따라 여러 종류가 있습니다. 사진의 것은 원통형의 직경이 8mm, 높이가 4mm 크기로, 빛을 받지 않을

때에는 2MΩ 정도, 빛을 받았을 때에는 200Ω 정도로 저항값이

변화합니다.

온도센서 (Themistor)

Thermistor(Thermally sensitive resistor)는 온도에 의해 저항값이 바뀌는 부품으로서 온도

조정이 필요 한 전기, 전자제품의 온도센서로 많이 사용되는 부품이며, 크게 3 종류로 나눌 수

있습니다.

NTC(Negative Temperature Coefficient Thermistor)온도가 상승되면 저항값이 연속적으로 감소하는 타입입니다.

PTC(Positive Temperature Coefficient Thermistor)온도가 상승되면 특정의 온도 이상에서 저항값이 급격히 증가하는 타입입니다.

CTR(Critical Temperature Resister Thermistor)온도가 상승되면 특정의 온도 이상에서 저항값이 급격히 감소하는 타입입니다.

온도계 등의 온도제어에 많이 사용되는 것은 NTC 타입이 대부분 이며, NTC 타입 thermistor 의

온도와 저항값의 관계는 다음 공식으로 구할 수 있습니다

R : 온도 T 로(에서)의 저항값

T : 온도[K]

R0 : 기준 온도 T0 에 있어서의 저항값

T0 : 기준 온도[K]B : 정수

기준 온도로서는 일반적으로 25 가 사용됩니다. 온도의 단위는 K(케르빈)으로 절대온도(-273) 입니다. 25는 298케르빈입니다.

정격전력 예를 들면 12V 의 전원전압을 사용하고, 5V 에서 동작하는 회로를 동작시키려는 경우를 생각해 보자. 이와 같은 경우, 보통은 3 단자 레귤레이터 등을 사용하지만, 간단히 저항기만으로 전압을 떨어뜨리려고 한 경우, 저항기의 저항값 이외에, 정격전력도 계산해 둘 필요가 있다. 이때, 5V 에서 동작하는 회로의 소비전류를 모르면 계산할 수 없다. 부품의 규격표로에서 조사하거나, 시험 삼아 회로를 만들어 테스터로 측정해 보는 방법 등으로 구한다.여기서는 그 소비전류가 100mA 였다고 하자.저항값은 12V 에서 5V 로 낮추는 것이므로, 저항기에 7V 가 걸릴 필요가 있기 때문에 7V÷0.1A=70Ω 가 된다.이 저항기에서의 소비전력은 70Ω×0.1A×0.1A(또는 7V×0.1A)=0.7W 로 된다. 계산상으로 구해진 소비전력보다 여유가 있는 정격전력의 저항기를 선택한다. 이 경우 1W 가 적당할 것으로 생각한다. 기본적으로는 소비전력의 2배 정도에 해당하는 정격전력의 저항기를 사용하는 편이 무난하다. 1/8W 의 저항기로는 어느 정도의 전류를 취급할 수 있는지를 계산해 보면,47kΩ 저항의 경우, √0.125W÷47KΩ=√2.66×10-6=1.63×10-3=1.63mA 로 된다. 전자회로의 신호회로에서 47kΩ 에 이러한 전류가 흐르는 경우는 드물다(흐를 때는 1.63mA×47kΩ 으로 되어 76.6V 가 걸리는 경우이다).색상 1 번띠 2 번띠 3 번띠 승수 오차 등급 비고

흑색 0 0 0 1Ω 갈색 1 1 1 10Ω ±1% F 적색 2 2 2 100Ω ±2% G

등색 3 3 3 1 ±3% 황색 4 4 4 10 ±4% 녹색 5 5 5 100 ±0.5 D 청색 6 6 6 1 ±0.25% C 자색 7 7 7 10 ±0.1% B 회색 8 8 8 100 ±0.05% 백색 9 9 9금색 0.1 ±5% J 은색 0.01 ±10% K 무색

* 저항에는 4칼라와 5칼라 그리고 주문형인 6칼라가있다. * 4칼라 보는 법은 1 번띠 2 번띠 승수 오차 순으로 읽는다. * 5칼라 보는 법은 1 번띠 2 번띠 3 번띠 승수 오차 순으로 읽는다 * 보통 흔히 쓰는 것은 1/4W 의 4칼라짜리가 보통이다. * 칼라 저항의 W 는 크기에 따라 1/8W, 1/4W, 1/2W, 1W 등이 있다. * 참고로 기판상에 점퍼 대용으로 0옴 의 저항도 있다.

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[2sados/40013889635

=========================== 인버터 =======================================

1. 인버터의 기본원리

(1) 인버터 란

산업체에서 속도제어를 필요로 하는 동력원으로는 주로 직류전동기가 이용되어 왔으며, 유도전동기는 정속도 운전에 많이 사용되어 왔다

그러나, 1957년 Thyristor (SCR)이 개발되고, 1960년대에 이르러 전력전자 분야의 발전과 함께 유도전동기도 속도제어 계통에 이용할수

있게 되었다. Solid State Devices 을 이용한 유도전동기의 속도제어 방식에는 여러가지가 있으나, 대표적인 방법은 1 차 전압제어 방식과

주파수 변환 방식이다. 따라서, 유도전동기의 속도를 정밀하게 제어 하려면 전압과 주파수 변환이 필요하다. 인버터는 직류 전력을 교류

전력으로 변환하는 장치로, 직류로 부터 원하는 크기의 전압 및 주파수를 갖은 교류를 얻을수 있으므로 유도전동기의 속도제어는 물론이고

효율제어, 역률제어등이 가능하며 예비전원, COMPUTER 용의 무정전 전원, 직류송전등에 응용되고 있다. 인버터는 엄밀하게 말하면 직류전력을 교류전력으로 변환하는 장치 이지만 우리가 쉽게 얻을수 있는 전원이 교류이므로 교류전원으로

부터 직류를 얻는 장치까지를 인버터 계통에 포함시키고 있다. (2) 인버터 사용목적

공정제어( PROCESS CONTROL ), 공장 자동화 및 에너지 절약에 사용하고 있다. 예로써, 가열로 송풍기( BLOWER )의 경우 제품의

종류나 생산량에 따라 인버터로 BLOWER 의 속도를 조정함으로써 풍량조절이 가능하여 가열로내의 온도를 최적의 온도로 조절함으로써

제품의 질적 향상을 꾀할수 있을뿐 아니라, 이 때 소요 동력은 풍량 감소의 3 승에 비례하여 감소 함으로써 커다란 에너지 절감 효과도 기대할수

있다. (3) 인버터에 의한 가변속시 장점

1) DC MOTOR 나 권선형 MOTOR 의 속도 제어에 비하여 AC MOTOR 사용시

모터의 구조가 간단하며 컴팩트하다. 보수 및 점검이 용이하다. 모터가 개방형, 전폐형, 방수형, 방식형 등 설치 환경에 따라 보호구조가 가능한 특징을 가지고 있다. 부하 역률 및 효율이 높다.

2) 일반적인 FAN, BLOWER 용 DAMPER 를 비롯하여 V.S MOTOR 또는 기계적 무단 속도 제어방식에 비하여

순간정전, 부하단 SHORT 등에 대한 내구성이 뛰어나다. TRIP 원인 제거후 자동적으로 재기동 할수 있는 기능을 갖고 있다. 주변회로가 간단하고 조작성이 뛰어나다. 많은 보호기능을 가지고 있을 뿐 아니라, 자기진단 기능을 가지고 있어 고장원인의 식별이 용이하다. 속도제어 범위가 광범위 하다. 다단속도 조정등의 기능으로 조작이 간단하고, 생산성 향상 및 품질의 극대화를 꾀할수 있다. 기동전류가 정격전류 이하(일반적으로 기동전류는 정격전류의 6∼7배)이므로 기동전류에 따른 전압강하가 없고 변압기 및 부속설비

용량을 증가 시킬 필요가 없다. PLC 등의 연동운전에 의해 공장 자동화가 가능하다. FAN, PUMP, BLOWER 와 같은 부하에 적용시 에너지 절감 효과가 크다. CRANE, HOIST 및 CONVEYER 등에 적용시 SOFT-START / SOFT-STOP 이 가능 하므로 기계적 파손 및 제품의 파손을 방지 할수

있다. 운전 효율이 높다.

(4) 인버터의 원리

모타속도제어 방식에는 아래삭과 같이 주파수 f 를 변화시키 던가 모타의 극수 P 나슬립 S 을 변화 시키면 임의의 회전속도

있다.

120f N = ------ * ( 1 - S ) P

1) 극수( P ) 제어

아래 그림과 같이 연속제어가 불가능하며 극수의 값에 따라 한점에서 모타 속도가 제어된다

2) 슬립( S ) 제어

아래 그림과 같이 슬립을 제어할 경우 저속 운전시 손실이 커지게 된다.

3) 주파수( f ) 제어

모터에 가해지는 주파수를 변화 시키면, 극수( P )제어와는 달리 어는 rpm 에서 연속적인 속도 제어가 가능하고 또한 그림과 같이 슬립

제어보다 고 효율 운전이 가능하게 된다.

따라서, 이 원리를 이용하여 모타의 가변속을 실행하는 것이 인버터이다. 인버터는 교류를 일단 직류로 변환시켜 이 직류를

트랜지스터등의 반도체 소자의 스위칭에 의하여 교류로 역변환을 한다. 이 때에 스위칭에 의하여 교류로 역 변환을 하며, 스위칭 간격을 가변

시킴으로써 주파수를 임의로 변화시키는 것이다. 실제로는 모타 운전시 충분한 토오크를 확보하기 위해 주파수 뿐만 아니라, 전압도 주파수에 따라 가변 시킨다. 따라서, 인버터는

VVVF( Variable Voltage Variable Frequency )라 한다.

2. 인버터의 종류

(1) 전류형 인버터

1) 개념

전류형 인버터는 DC LINK 양단에 평활용 콘덴서 대신에 리액터 L 을 사용하는데, 인버터측에서 보면 고 임피턴스 직류 전류원으로 볼수

있으므로 전류형 인버터라 한다. - 전류 일정 제어. 2) SYSTEM 구성

① 컨버터 부

CONTROLLED RECTIFIER 라고 하며, 인버터 출력전류의 크기를 제어 한다. ② DC-LINK 부

DC-LINK 내의 직류전류를 평활시킨다. ③ 인버터 부

CONTROLLED RECTIFIER 에서 제어된 직류 전류를 인버터부에서 원하는 주파수로 스위칭하여 출력을 발생시킨다. - 출력 주파수제어

3) 출력전압 및 전류 파형

① 전류파형 - 구형파

② 전압파형 - 정현파

4) 전류형 인버터의 특징

① 회생(REGENERATION)이 가능하다. ② 인버터의 주소자를 TURN-OFF 시간이 비교적 긴 PHASE CONTROL 용 SCR 를사용 한다. ③ 전류제어를 할경우 토오크-속도 곡선의 불안정 영역에서 운전되므로 반드시 제어 루우프가 필요하다.

④ 인버터의 동작 주파수의 최소치와 최대치가 제한된다 ( 6 ∼ 66Hz ). 최소 주파수 : 전동기의 맥동 토오크

최대 주파수 : 인버터의 전류 실패( COMMUTATION FAILURE ) ⑤ 인버터 출력단과 모타간에 역률개선용 진상콘덴서가 사용가능 하다. 5) 전류형 인버터의 장.단점

① 장점

4 상한 운전이 가능하다. 전류회로가 간단하며, 고속 THYRISTOR 가 필요없다. 전류가 제한되므로 PULL-OUT 되지 않는다. 과부하시에도 속도만 낮아지고 운전이 가능하다. 넓은 범위에서 효과적인 토오크제어를 할수 있다. 유도성 부하외에 용량성 부하에도 사용할수 있다. 스위칭 소자 및 출력 변압기의 이용률이 높다. 일정 전류특성으로 강력한 전압원을 가한것 처럼 기동 토오크가 크다.

② 단점

FEEDBACK( CLOSED 제어방식 )이 필수적이므로 제어회로가 복잡하다. 구형파 전류로 인해 저주파수에서 토오크 맥동이 발생한다. 부하전류 인버터( LOAD COMMUTATED INVERTER )이므로 전압 SPIKE 가 크며, 따라서 전동기 동작에 영향을 미칠수 있다

부하 전동기 설계시 누설 인덕턴스 문제와 회전자에서의 SKIN EFFECT 를 고려 해야 한다

(2) 전압형 인버터

1) 개념

전압형 인버터는 현재 널리 사용되고 있는 인버터로 전력형태는 그림과 같다. 교류전원을 사용할 경우에는 교류측 변환기 출력의 맥동을 줄이기 위하여 LC 필터를 사용하는데 이를 인버터측에서 보면 저 임피던스 직류

전압원으로 볼수 있으므로 전압형 인버터라 한다. 제어방식이 PAM 제어인 경우 컨버터부에서 전압이 제어되고, 인버터부에서 주파수가

제어되며, PWM 제어인 경우 컨버터부에서 정류된 DC 전압을 인버터부에서 전압과 주파수를 동시에 제어한다. 2) SYSTEM 구성

① 컨버터 부

SCR 대신에 3 상 DIODE MODULE 를 사용하여 교류전압을 직류로 정류시킨다. ② DC-LINK 부

DC-LINK 내의 직류전압을 CB(평활용 콘덴서)를 이용하여 평활시킨다. ③ 인버터 부

정류된 직류 전압을 PWM 제어방식을 이용하여 인버터부에서 전압과 주파수를 동시에 제어한다.

3) 출력전류 및 전압파형

① 전류파형 - 정현파 ( 전동기 부하인 경우 ) ② 전압파형 - PWM 구형파

4) 전압형 인버터의 특징

① 1, 2 상한 운전만 가능하며, 4 상한 운전이 필요한 경우에는 DUAL CONVERTER 를 사용 해야 한다. ② 전류 파형의 PEAK 치가 높으므로 주소자와 변압기 용량이 필요 이상으로 커진다. ③ PWM 파형에 의해 인버터와 모터간에 역률 개선용 진상콘덴서 및 서지 압소버를 부착 하지 말 것. ④ 인버터의 주소자를 TURN-OFF 시간이 짧은 IGBT, FET 및 TRANSISTOR 을 사용 한다. ⑤ 인버터 출력주파수 범위가 광범위하다. 5) 전압형 인버터의 장.단점

① 장점

모든 부하에서 정류( COMMUTATION )가 확실하다. 속도제어 범위가 1 : 10 까지 확실하다. 인버터 계통의 효율이 매우 높다. 제어회로 및 이론이 비교적 간단하다. 주로 소, 중용량에 사용한다.

② 단점

유도성 부하만을 사용할수 있다. REGENERATION 을 하려면 DUAL CONVERTER 가 필요하다. 스위칭 소자 및 출력 변압기의 이용률이 낮다. 전동기가 과열되는 등 전동기의 수명이 짧아 진다. dv/dt PROTECTION 이 필요하다.

3. 인버터의 내부 회로 구성

(1) 컨버터 부

컨버터부는 3 상 교류 입력전압을 직류로 변환시키는 Diode Module( DM )과 EMI 노이즈 제거를 위해 Surge Absorber( ZNR )된다.

(2) DC LINK 부

컨버터부에서 정류된 DC 전압을 Filtering(평활)시키는 전해 콘덴서( CB ), 전원 OFF 시 전해 콘덴서에 충전돤 전압을 방전시키는

방전저항( RB )와 인버터 운전시 VDC 에서 발생되는 스위칭노이즈를 제거하기 위한 고조파용 고전압 Film 콘덴서( C ), 그리고 입력전원

시 과전류에 의해 PM( IPM, TR. )소자의 손상을 방지하는 전류제한저항( RS )와 RLY( 84a )로 구성된다. 또한, 인버터 출력단 SHORT 및 기타 문제발생시 과전류에 의한 POWER 소자 손상 방지용 DC REACTOR 가 들어 있다.

(3) 인버터 부

컨버터부에서 변환된 직류를 TRANSISTOR, IGBT 등의 반도체 소자를 이용하여 PWM 제어방식에 의해 DC 전압을 임의의 교류 전압 및

주파수를 얻으며, 또한 TURN-ON 및 OFF 시 주소자에 인가되는 과전압과 스위칭 손실을 저감시키거나 전력용 반도체의 역바이어스

파괴 방지를 목적으로 연결된 SNUBBER 회로로 구성된다. 4. 인버터 제어방식

(1) PAM(Pulse Amplitude Modulation) 제어방식

1)주회로 구성

2) 회로 설명

PAM 제어는 컨버터부에서 AC 전압을 DC 전압으로 변환시 DIODE MODULE 대신 SCR MODULE 을 사용하여 위상 제어기법으로

직류전압을 제어하고, 동시에 인버터부에서 주파수를 제어하는 방식이다. 즉, 하기 그림과 같이 전압의 진폭 및 주파수를 제어하는 방식이다

PAM 제어시 인버터 출력 전압 파형

(2) PWM(Pulse Width Modulation) 제어방식

1) 주회로 구성

2) 회로 설명

PWM 제어는 컨버터부에서 DIODE MODULE 을 이용하여 AC 전압을 DC 전압 으로 정류시켜 콘덴서로 평활시킨 다음, 인버터부에서

직류전압을 CHOPPING 하여 펄스폭을 변화시켜서 인버터 출력전압을 변화시키며, 동시에 주파수를 제어하는 방식이다. 즉,아래 그림 과 같이 제어하는 방식으로, 펄스폭이 1/2 주기에 있어서 같은 간격인 등펄스폭 제어와 중앙부에서 양단으로 좁아지는 부등

펄스폭제어가 있다.

① 부동 펄스폭 제어방식

< 부등 PULSE 폭 제어방식 > ② 등 펄스폭 제어방식

< 등 PULSE 폭 제어방식 > 3) PWM 펄스 변조 원리

fR : 기준신호( 정현파 ) fc : 비교신호( 삼각파 ) fC는 일정한 주파수로 유지한 상태에서 fR의 신호의 진폭 및 주기를 가변시켜 펄스의 폭을 가변함으로 ,인버터의 출력전압과 주파수를

동시에 제어하는 방식이다.

(3) PWM & PAM 제어방식 비교

순제어방식 항 목 PWM 제어

PAM 제어부등간격제어(PM) 등간격제어(DM)

1 출력 전압 파형 PWM 구형파 PWM 구형파 정현파

2 출력 전류 파형 정현파 정현파 구형파

3 적용 인버터 전압형 인버터 전류형 인버터

4 제어회로 복 잡 간 단 간 단

5 모터효율 ×

6 인버터 효율 95% 정도 90% 정도

7 전원 역율 80 ∼ 94% 90% 정도

8 진 동

9 전원 고조파 ×

10 장점

응답성이 좋다

전원역률이 높다

주회로가 간단하다

모터 효율이 높다

저속 진동영향이 적다

고속운전이 가능

응답성이 좋다

전원역률이 높다

인버터 효율이 높다

회로가 간단하다

고차 노이즈가 적다

내구성이 강하다

11 단점

고차 NOISE 가 큼. 과부하 내량이

적음.

전원이용율이 낮다. 저속에서 진동이 큼

고차 NOISE 가 큼

전원 역율이 낮다. 응답성이 나쁘다. 주회로가 복잡하다. 저속에서 진동이 큼.

5. 인버터의 주요 제어기능

(1) 과부하 제한 기능

(2) 전자 Thermal 기능

(3) 직류제동 기능

(4) TORQUE BOOST 기능

(5) 주파수 JUMP 기능

(6) 주파수 상. 하한 LIMIT 기능

(7) 다단속 기능

(8) 제 2 제어 기능

(9) 제 2 가감속 기능

(10) FREE-RUN-STOP 기능

(11) 외부 트립 기능

(12) 복전 재시동 방지 기능

(13) 상용 절체 기능

(14) DATA 소프트록 기능

(15) 전류 입력 선택 기능

(16) 리세트 기능

(17) 주파수 원격 조작 기능 : 증속( UP ), 감속( DOWN ) (18) 아날로그 주파수 지령에 대한 출력주파수 GAIN. BIAS 기능

(19) 시동시 주파수 정지 시간 설정 기능

(20) 순정 재시동 기능

(21) 초기 설정 기능

(22) AUTO-TUNING 기능

(23) 퍼지 가.감속 기능

6. 인버터의 주요 보호기능

(1) 부족전압 보호

(2) 과전압 보호

(3) 순시 과전류 보호

(4) 과부하 보호

(5) 실속 방지

(6) 순시 정전 보호

(7) 지락 보호

(8) 결상 보호

(9) 방열판 과열 보호

(10) 제동저항기 과부하 보호

(11) EEPRON, CPU & CT ERROR

(12) 외부 트립

(13) 복전후 재시동 방지

(14) 수전 과전압 보호

(15) 파워 모듈 보호