전기

인버터란? 인버터 강의 자료

인버터란?

직류전력을 교류전력으로 변환시키는 전력변환장치로 전동기를 구동하기 위한 장치이다. 따라서 인버터를 이해하기 위해서는 먼저 전동기를 알아야 한다.

전동기(Electric Motor)는 전기에너지를 기계적인 운동에너지로 변환하는 장치로서, 각종 공작기계나 제조기기 및 운송운반체에서는 동력기기로 활용되고, 로봇이나 비행기 및 각종 자동화시스템에서 구동기(Actuator)로 쓰이는 핵심 장치이다. 전동기는 하드디스크나 프린터에 쓰이는 소형의 제어용 전동기에서부터 공작기계 선반이나 승강기 등에 쓰이는 중형의 전동기, 고속전철에 쓰이는 대형의 동력용 견인전동기에 이르기까지 다양한 규격의 제품들이 개발되어 쓰이고 있다.

전동기는 사용하는 전원에 따라 직류전동기와 교류전동기로 분류되며, 교류전동기는 다시 3상 교류용과 단상 교류용으로 구분된다. 3상 교류전동기에는 1 kW부터 수천 kW까지, 그리고 드물게는 1만 kW를 넘는 대형기가 있으며, 단상 교류전동기는 수백 kW 이하의 소형기에 채용되고 있다. 직류전동기와 교류전동기는 사용하는 전원이 다를 뿐이고 동작원리는 같으며, 자기장 속에 도체를 설치하고 여기에 전류를 흘리면 전자기적인 힘이 발생하는 전자유도현상을 응용한 것이다. 이 가운데 직류전동기에는 정류자나 브러시가 있으며 교류전동기에 비해 구조가 복잡하고 크기도 크며 값도 비싸지만 속도제어가 매우 자유로운 장점이 있다. 반면에 교류전동기의 주종을 이루는 유도전동기는 직류전동기에 비해 구조가 간단하여 내구성이 있고 경제적이지만 속도제어가 어렵다는 약점이 있다. 그러나 최근에 다양한 제어 기법들이 개발되면서 이러한 약점이 보완되어 유도전동기의 사용범위가 더욱 확대되고 있으며, 고속전철에 쓰이는 대형의 견인전동기에도 대부분 유도전동기를 사용하고 있다.

2. 인버터 원리

스위치 가능한 반도체 소자가 개발되기 전에는 주파수가 일정하다 보니까 직류 전동기만 속도제어가 가능했고 교류 전동기는 일정한 속도로 밖에 회전할 수 없어 교류 전동기의 속도는 제어가 어려웠다.
스위치 가능한 반도체 소자가 개발되면서  인버터라는 장치가 나오게 되었고 교류 전동기의 회전속도를 제어할 수 있게 되었다.

전동기 속도제어 방식에는 아래 식과 같이 주파수 f, 전동기 극 수 P, 슬립 S을 변화시키면  임의의 회전속도 N를 얻을 수 있다.

이때 전동기의 속도를 변화시킬 수 있는 주파수 f 를 크게 하면 회전속도는 빨라지고 주파수를 작게 하면 회전속도를 줄일 수 있다는 것을 알 수 있다. 

인버터란.doc