전기차 전동기의 난조와 탈조

 

동기전동기에서의 난조(흔들림, Hunting)와 탈조(Pull-Out) 현상은 전동기의 안정성과 제어에 중요한 영향을 미치는 비정상적 동작들입니다.

 

사실 증감을 반복하면 난조 벗어나면 탈조라고 칭할수 있습니다. 조금 수식적으로 접근해 볼까요? 

 

위와 같은 시스템에서 속도를 추정하고 기본적인 시스템의 목표속도를 추종하다 보면 그게 감쇄진동을할지 과진동을할지 꽤나 복잡한 제어 시스템에 대한 논의가 나오게됩니다. 여기서 급변하는 부하에 따른고려와 부하각을 고려한다 네 생각만 해도 머리가 아픕니다 뭐 이런 시스템적인 부분은 추후에 다루고 일단은 난조와 탈조에 대해서 이야기해 보죠

 

1. 난조(Hunting)

  난조는 전동기나 발전기에서 발생하는 비정상적인 회전속도 변동을 뜻합니다. 동기전동기가 목표 속도에 도달하려고 할 때, 외부 부하나 내부 진동, 제어 지연 등에 의해 목표 속도와 실제 속도가 반복적으로 오르내리는 현상 그자체죠

 

 이 현상은 마치 전동기가 원하는 속도 근처에서 진동하는 것처럼 보이며, 결과적으로 전동기 내에 역기전력이나 부하의 변동으로 인한 토크 변동에 기인합니다. 물론 이러한 특성 자체는 문제가 결국 공진이나 여러 문제를 야기하기에 이에대한 대응방안도 고려해야죠

 

물론 최대 제어를 통해 속응성을 빠르게해야만 문제를 해결할수있기에 또 이런 속응성을 높이는등의 방향성의 연구가 많이 되고있습니다.

 

2. 탈조(Pull-Out)

 

탈조는 동기전동기가 동기 상태를 잃는 현상을 의미합니다. 일반적으로 동기전동기는 특정 부하와 주파수에서 동기 속도로 회전하는데, 부하가 갑자기 증가하거나 외부 저항이 예상보다 커지면, 전동기는 동기 속도를 유지하지 못하고 결국 동기에서 벗어나는 탈조 현상이 발생하게 됩니다.

 

탈조는 전동기의 최대 토크 한계를 넘어설 때 발생하며, 이를 Pull-Out Torque라고 부릅니다. 문제는 이 토크 한계를 넘어서게 되면 동기 전동기는 자체적인 전자기력만으로는 동기 속도를 유지할 수 없고, 급격히 감속하거나 비동기 상태로 빠지게 됩니다. 

 

이러한 현상은 자동차에서 발생하면 절대안되는게 기본적으로 사고뿐만아니라 자석이 자성을 잃어버리는 문제까지 따라올수 있다는 것이죠