AC 모터는 교류(AC) 전기 에너지를 기계 에너지로 변환하는 장치이며, 기본적인 전자기 원리에 기반하여 작동합니다. 작동 원리를 이해하기 위해 주요 구성 요소와 움직임을 가능하게 하는 일련의 과정을 살펴보겠습니다.

 

먼저 주요 부품을 살펴보겠습니다. 대부분의 AC 모터, 특히 일반적인 유도 모터는 두 가지 주요 부품으로 구성됩니다. 고정자 그리고 축차스테이터는 모터의 고정된 바깥쪽 부분으로, 중심축을 중심으로 원형으로 배열된 일련의 전자석(스테이터 권선이라고 함)을 포함합니다. 이 권선은 교류 전원에 연결됩니다. 반면, 로터는 회전하는 안쪽 부분으로, 일반적으로 표면에 구리나 알루미늄과 같은 전도성 막대가 매립된 적층 금속판으로 만들어진 원통형 코어로, 많은 유도 전동기에서 "농형" 구조를 형성합니다. 이 막대는 양쪽 끝이 링으로 단락되어 전류가 흐를 수 있도록 합니다.

 

AC 모터의 마법은 다음에서 시작됩니다. 회전 자기장 고정자에 의해 생성됩니다. 교류 전류가 고정자 권선을 통해 흐르면 각 권선은 전자석이 되며, 전류가 교대로 흐르면서 극성이 반전됩니다(교류는 주기적으로 방향이 변하기 때문입니다). 중요한 것은 고정자 권선이 특정 각도(일반적으로 3상 모터의 경우 120도)로 간격을 두고 있으며, 서로 동기가 맞지 않는 교류 전원의 위상에 연결되어 있다는 것입니다. 이러한 위상 차이로 인해 고정자에서 생성된 자기장은 축을 중심으로 회전하며, 이 회전 속도를 동기 속도이는 AC 전원의 주파수와 고정자 권선의 극 수에 따라 달라집니다. 예를 들어, 4극 고정자를 사용하는 60Hz 전원 공급 장치는 분당 1,800회전(RPM)의 동기 속도를 생성합니다.

 

다음, 전자기 유도 이 작용하여 회전자가 회전하게 됩니다. 고정자에서 발생하는 회전 자기장이 회전자의 도체 막대를 통과하면, 패러데이의 유도 법칙에 따라 회전자 막대에 전류가 유도됩니다. 이 유도 전류는 다시 회전자 주위에 자기장을 생성합니다(암페어의 법칙). 고정자의 회전 자기장과 회전자의 자기장 사이의 상호작용은 회전자가 회전 자기장을 따라가도록 하는 토크, 즉 비틀림력을 발생시킵니다.

 

유도 전동기에서는 회전자가 고정자 자기장의 동기 속도에 도달하지 못합니다. 이 차이를 슬립, 회전자에 전류 유도를 유지하는 데 필수적입니다. 회전자가 동기 속도와 일치하면 회전자와 자기장 사이에 상대 운동이 없으므로 전류가 유도되지 않고 토크도 발생하지 않습니다. 대신 회전자는 약간 낮은 속도(일반적으로 표준 모터의 동기 속도보다 2~5% 낮음)로 회전하여 지속적인 전류 유도와 토크를 보장합니다.

 

요약하자면, AC 모터는 고정자의 AC 전원 권선에서 생성되는 회전 자기장과 전자기 유도(회전자에 전류를 유도하여 고정자의 자기장과 상호 작용하여 토크를 생성하는 자기장 생성)의 조화로운 작용을 통해 작동합니다. 이 정교한 과정은 전기 에너지를 기계적 운동으로 효율적으로 변환하여 가전제품부터 산업 기계에 이르기까지 수많은 응용 분야에서 AC 모터를 필수 불가결하게 만듭니다.