단상 비정현파 전압이 인가된 3상 유도전동기의 해석

Abstract

단상 비정현파 전압으로 운전되는 스타인메츠결선 유도전동기에 전압 왜형률이 다른 전압이 인가될 때 정격부하와 그 전후에서의 전동기 성능을 시뮬레이션하여 분석하였다. 해석을 위하여 무부하손실이 고려된 T형 등가회로를 사용하였고, 비정현파 전압은 기본파와 제 차 고조파의 합성전압으로 하고 합성 전압이 정격 전압과 동일한 경우와 기본파 전압이 정격전압과 동일하지만 전압 왜형률이 다른 경우로 나누어 시뮬레이션하였다. 해석에는 기본파와 고조파에 의한 대칭성분에 의하여 특성을 구하고, 중첩의 원리를 적용하여 합성하였다. 분석결과는 다음과 같다. 1) 합성 전압이 달라도 전압 왜형률이 같으면 전류 왜형률과 효율은 같다. 2) 한 전압 왜형률에서의 전류 왜형률을 알면 다른 전압 왜형률에서의 전류 왜형률을 전압 왜형률의 비로 얻을 수 있다. 3) 합성전압의 고조파 차수가 높을수록 전류 왜형률이 작아지고, 부하가 커질수록 전류 왜형률이 작아 진다. 4) 합성전압의 고조파 차수가 높을수록 효율은 근소하지만 높아지고, 부하가 커질수록 효율이 낮아진다. 또한, 전압 왜형률이 커질수록 효율이 근소하게 낮아진다. 5) 토크는 합성전압이 크면 크고, 합성전압의 고조파 차수가 높을수록 커짐을 알 수 있다.

This paper presents the performance analysis of the Steinmetz connection induction motor when the nonsinusoidal voltages of the various voltage distortion factors(VDFs) are supplied. The nonsinusoidal voltages of the fundamental combined with the second to nineth order hamonic are applied, and the T-type equivalent circuit taken into account the no load losses is used to analyze. The analysis is based on the symmetrical component theory and the principle of superposition The analyzed results are as follows; 1) When the VDFs has same values at different resultant voltages, the CDFs also have same values. 2) When the CDFs at one VDF is known, the CDFs at the other VDF can be obtained using the ratio of two VDFs. 3) The higher the harmonic order of the resultant voltage is, the lower the CDF, and the more the load, the lower the CDF. 4) The higher the harmonic order of the resultant voltage is, slightly the higher the efficiency, and the more the load, the lower the efficiency. The higher the voltage distortion factor is, slightly the lower the efficiency. 5) The higher the resultant voltage is, the higher the torque, and the higher the harmonic order of the resultant voltage, the higher the torque.