유도전동기 회전자에는 어떻게 전압과 전류가 유도될까?

3상 유도전동기의 농형 회전자를 보면 처음에는 조금 이상하게 느껴질 수 있다.

고정자에는 3상 전원이 연결되어 있지만 회전자에는 전원선이 연결되어 있지 않다. 농형 회전자에는 직류전동기처럼 브러시와 정류자도 없다.

그런데 전동기가 회전하려면 회전자에 전류가 흘러야 한다.

그렇다면 외부 전원과 전기적으로 연결되어 있지 않은 회전자에는 어떻게 전류가 흐르는 것일까?

답은 유도전동기의 이름 자체에 있다.

바로 전자기 유도(Electromagnetic Induction)다.

고정자에서 만들어진 회전자계와 회전자 사이에 상대운동이 존재하면 회전자 도체에는 유도기전력이 발생한다. 그리고 농형 회전자의 도체는 엔드링으로 서로 연결되어 폐회로를 이루고 있기 때문에 유도기전력에 의해 전류가 흐른다.

이 회전자 전류와 고정자에서 만들어진 자기장이 상호작용하면서 전자기토크가 발생한다.

따라서 유도전동기의 에너지 변환과정을 이해하는 핵심은 회전자계와 회전자 사이의 상대속도다.

고정자와 회전자는 전기적으로 직접 연결되어 있지 않다

농형 유도전동기의 고정자 권선에는 외부의 3상 교류전원이 직접 공급된다.

반면 회전자에는 별도의 전원을 공급하지 않는다.

고정자와 회전자 사이에는 공극이 존재하므로 두 부분은 전기적으로 직접 연결되어 있지 않다.

그럼에도 고정자에서 회전자로 에너지가 전달된다.

이것이 가능한 이유는 자기장을 통해 에너지가 전달되기 때문이다.

이 점에서 유도전동기는 변압기와 상당히 비슷하다.

변압기와 비교하면 이해하기 쉽다

변압기에서는 1차권선에 교류전압을 인가한다.

그러면 철심에 교번자속이 만들어지고 이 자속이 2차권선과 쇄교한다.

패러데이의 전자기 유도법칙에 의해 2차권선에는 유도기전력이 발생한다.

2차측에 부하를 연결하면 전류가 흐른다.

유도전동기도 기본적인 과정은 비슷하다.

고정자 권선

→ 교류전류

→ 회전자계 형성

→ 회전자 도체와 자속의 상대운동

→ 회전자 유도기전력

→ 회전자 전류

라는 과정이 일어난다.

그래서 유도전동기를 회전하는 변압기라고 설명하기도 한다.

하지만 변압기와 중요한 차이가 있다.

유도전동기의 회전자는 실제로 움직인다는 것이다.

회전자계는 어떤 속도로 회전할까?

앞에서 회전자계의 속도는 동기속도라고 배웠다.

동기속도 Ns는

Ns = 120f₁ / P

이다.

여기서

Ns = 동기속도[rpm]

f₁ = 고정자 전원주파수[Hz]

P = 극수

이다.

예를 들어 60Hz, 4극 유도전동기라면

Ns = (120 × 60) / 4

= 1800rpm

이다.

즉 고정자에서 만들어진 자기장은 분당 1800회전의 속도로 회전한다.

기동 순간에는 상대속도가 가장 크다

전동기에 처음 전원을 투입한 순간을 생각해보자.

회전자는 아직 정지해 있다.

따라서

Nr = 0

이다.

반면 회전자계는 전원이 공급되는 순간 동기속도로 회전한다.

60Hz 4극 전동기라면 회전자계는 1800rpm으로 회전한다.

따라서 회전자계와 회전자 사이의 상대속도는

Ns – Nr

= 1800 – 0

= 1800rpm

이다.

기동 순간에는 회전자계가 정지해 있는 회전자 도체를 가장 빠른 상대속도로 지나간다.

따라서 회전자 도체와 자속 사이의 상대적인 자속쇄교 변화도 크다.

패러데이 법칙으로 보면 왜 전압이 생길까?

전자기 유도의 기본식은

e = -N(dΦ/dt)

로 표현할 수 있다.

핵심은 자속쇄교가 시간에 따라 변하면 유도기전력이 발생한다는 것이다.

유도전동기에서는 회전자계가 회전자 도체에 대해 상대적으로 움직이므로 회전자 도체가 경험하는 자속이 시간에 따라 변한다.

따라서 회전자에 유도기전력이 발생한다.

여기서 중요한 것은 절대적인 운동이 아니라 상대운동이다.

회전자가 움직이는지 여부만 보는 것이 아니라 자기장과 회전자 사이의 상대속도를 봐야 한다.

도체가 자기장을 가로지르는 관점에서도 볼 수 있다

직선도체가 자기장 속을 움직이는 단순한 경우 유도기전력은 개념적으로

e = Blv

형태로 생각할 수 있다.

여기서

B는 자속밀도,

l은 유효 도체길이,

v는 자기장과 도체 사이의 상대속도

다.

따라서 상대속도 v가 클수록 유도기전력도 커진다.

유도전동기의 실제 자계는 공간적으로 분포되어 있고 회전하기 때문에 단순한 Blv 식 하나만으로 전체를 계산하는 것은 적절하지 않지만, 상대속도가 유도기전력의 크기를 결정한다는 물리적인 의미를 이해하는 데 도움이 된다.

농형 회전자에서는 어떻게 전류가 흐를까?

농형 회전자에는 회전자 철심의 슬롯을 따라 도체바가 배치되어 있다.

그리고 도체바의 양쪽 끝은 엔드링(End Ring)으로 연결된다.

따라서 회전자 도체 전체가 폐회로를 형성한다.

회전자계에 의해 도체바에 유도기전력이 발생하면 이 폐회로를 따라 전류가 흐를 수 있다.

즉

회전자계

→ 유도기전력

→ 엔드링으로 구성된 폐회로

→ 회전자 전류

의 과정이 만들어진다.

외부에서 전원선을 연결하지 않아도 회전자에 전류가 흐를 수 있는 이유다.

유도기전력만 있다고 전류가 흐르는 것은 아니다

이 부분도 구분해야 한다.

유도기전력이 발생했다고 해서 반드시 전류가 흐르는 것은 아니다.

전류가 흐르려면 회로가 닫혀 있어야 한다.

예를 들어 변압기의 2차측을 개방해 두면 2차 유도기전력은 존재하지만 부하전류는 흐르지 않는다.

농형 회전자는 도체바와 엔드링이 이미 단락된 폐회로를 이루고 있기 때문에 유도기전력이 발생하면 회전자 전류가 흐른다.

따라서 농형 회전자는 전기적으로 보면 일종의 단락된 2차회로라고 볼 수 있다.

회전자 전류의 방향은 어떻게 결정될까?

회전자에 유도되는 전류의 방향은 렌츠의 법칙과 연결된다.

렌츠의 법칙에 따르면 유도전류는 자신을 발생시킨 원인인 자속변화를 방해하는 방향의 효과를 만든다.

유도전동기에서는 회전자계가 회전자보다 빠르게 회전하면서 상대운동을 만든다.

따라서 회전자에 발생하는 전자기력은 이 상대운동을 줄이려는 방향으로 작용한다.

결과적으로 회전자는 회전자계가 회전하는 방향을 따라 회전하기 시작한다.

회전자가 반대 방향으로 돌려고 하는 것이 아닌 이유

렌츠의 법칙을 단순히

“변화를 방해한다”

라고만 외우면 혼동할 수 있다.

회전자가 회전자계를 방해하기 위해 반대 방향으로 돌아야 한다고 생각할 수도 있다.

하지만 그렇게 되면 회전자와 회전자계 사이의 상대속도가 더 커진다.

즉 원인이 된 상대운동을 줄이는 것이 아니라 오히려 증가시키게 된다.

회전자가 회전자계와 같은 방향으로 회전해야 두 속도의 차이가 감소한다.

따라서 렌츠의 법칙에 의해 발생하는 토크는 회전자계를 따라가는 방향이다.

회전자가 가속되면 무엇이 변할까?

처음에는 회전자가 정지해 있으므로 상대속도가 가장 크다.

토크가 발생하면 회전자가 가속된다.

예를 들어 회전자계가 1800rpm이고 회전자가 900rpm까지 올라갔다고 하자.

상대속도는

1800 – 900

= 900rpm

으로 감소한다.

회전자가 1700rpm까지 올라가면

1800 – 1700

= 100rpm

밖에 되지 않는다.

즉 회전속도가 증가할수록 회전자계와 회전자 사이의 상대속도는 감소한다.

이 상대속도를 비율로 표현한 것이 바로 슬립(Slip)이다.

슬립이란 무엇인가?

슬립 s는

s = (Ns – Nr) / Ns

로 정의한다.

백분율로 표현하면

s(%) = [(Ns – Nr) / Ns] × 100

이다.

여기서

Ns = 동기속도

Nr = 실제 회전자속도

다.

기동 순간에는

Nr = 0

이므로

s = 1

이다.

즉 슬립은 100%다.

회전자가 동기속도에 가까워질수록 s는 작아진다.

실제 슬립을 계산해보자

60Hz, 4극 유도전동기를 생각해보자.

동기속도는

Ns = 1800rpm

이다.

실제 회전자속도가 1746rpm이라면

s = (1800 – 1746) / 1800

= 54 / 1800

= 0.03

이다.

따라서 슬립은

3%

다.

즉 회전자는 회전자계보다 약 3% 느리게 회전하고 있다.

슬립은 단순한 속도차가 아니다

슬립을 단순히 회전자계와 회전자 사이의 속도차라고만 생각하면 조금 부족하다.

슬립은 상대속도를 동기속도에 대한 비율로 나타낸 값이다.

실제 속도차는

Ns – Nr

이고,

슬립은

(Ns – Nr)/Ns

이다.

이 차이를 구분해야 한다.

회전자 주파수는 왜 변할까?

여기서 유도전동기의 매우 중요한 특성이 나온다.

고정자 전류의 주파수는 전원주파수 f₁이다.

하지만 회전자 전류의 주파수는 항상 f₁과 같지 않다.

회전자가 움직이기 때문이다.

회전자 전류의 주파수 f₂는

f₂ = sf₁

로 나타낼 수 있다.

즉 회전자 주파수는 슬립에 비례한다.

기동 순간의 회전자 주파수

기동 순간에는

s = 1

이다.

따라서

f₂ = sf₁

= f₁

이다.

전원주파수가 60Hz라면 기동 순간 회전자 주파수도

60Hz

이다.

이때 회전자는 정지해 있으므로 회전자계가 회전자를 전원주파수에 해당하는 속도로 지나가기 때문이다.

정상운전에서는 회전자 주파수가 매우 낮을 수 있다

앞의 4극 전동기가 1746rpm으로 회전하고 있다고 하자.

슬립은 3%였으므로

s = 0.03

이다.

전원주파수가 60Hz라면

f₂ = 0.03 × 60

= 1.8Hz

이다.

즉 고정자에는 60Hz 전류가 흐르고 있지만 회전자 전류의 주파수는 정상운전에서 1.8Hz에 불과할 수 있다.

이 차이는 유도전동기를 이해하는 데 매우 중요하다.

회전자가 돌고 있는데 왜 회전자 주파수는 낮아질까?

회전자 입장에서 생각해보면 이해하기 쉽다.

기동 순간에는 회전자가 정지해 있고 회전자계만 빠르게 지나간다.

따라서 회전자 도체가 경험하는 자속변화가 빠르다.

하지만 회전자가 회전자계를 따라 빠르게 회전하기 시작하면 회전자 입장에서는 자기장이 천천히 자신을 지나가는 것처럼 보인다.

따라서 자속변화의 주기도 길어지고 회전자 주파수도 낮아진다.

즉 회전자 주파수는 회전자의 절대적인 회전속도가 아니라 회전자계와의 상대속도에 의해 결정된다.

회전자 유도기전력도 슬립에 따라 변한다

정지상태에서 회전자 한 상에 유도되는 기전력을 E₂₀라고 하자.

정지상태에서는

s = 1

이다.

회전자가 회전하기 시작하면 상대속도가 감소한다.

따라서 회전자에 유도되는 기전력도 감소한다.

이를 이상적으로 나타내면

E₂ = sE₂₀

로 표현할 수 있다.

즉 회전자 유도기전력 역시 슬립에 비례한다.

왜 E₂ = sE₂₀가 될까?

유도기전력은 자속이 도체를 쇄교하는 상대적인 속도와 관련된다.

정지상태에서는 상대속도가 최대이고 슬립이 1이다.

회전자가 동기속도의 95%로 회전한다고 하자.

이 경우 상대속도는 동기속도의 5%이므로

s = 0.05

이다.

따라서 회전자가 경험하는 자속변화의 속도 역시 정지상태의 약 5%가 되고 유도기전력도 이에 비례하여 작아진다.

그래서

E₂ = sE₂₀

관계가 성립한다.

회전자 리액턴스도 변한다

여기서 한 단계 더 들어가보자.

회전자 권선 또는 도체의 인덕턴스를 L₂라고 하면 리액턴스는

X₂ = 2πf₂L₂

이다.

회전자 주파수는

f₂ = sf₁

이므로

X₂ = 2π(sf₁)L₂

가 된다.

정지상태의 회전자 리액턴스를 X₂₀라고 하면

X₂₀ = 2πf₁L₂

이므로

X₂ = sX₂₀

가 된다.

즉 회전자 유도기전력뿐 아니라 회전자 리액턴스도 슬립에 비례하여 변한다.

회전자 저항도 슬립에 비례해서 변할까?

기본적인 등가회로 해석에서는 회전자 도체의 저항 R₂ 자체는 슬립에 비례해 변하지 않는다고 본다.

따라서

E₂ = sE₂₀

X₂ = sX₂₀

이지만

R₂ ≈ 일정

으로 생각한다.

물론 실제 운전에서는 온도에 따라 도체저항이 변하고 농형 회전자에서는 주파수에 따른 표피효과 등으로 유효저항이 달라질 수 있다.

하지만 기본적인 유도전동기 이론에서는 우선 R₂를 일정한 값으로 취급한다.

회전자 전류는 어떻게 결정될까?

회전자 임피던스는

Z₂ = R₂ + jX₂

이다.

따라서 회전자 전류의 크기는

I₂ = E₂ / √(R₂² + X₂²)

형태로 생각할 수 있다.

슬립을 적용하면

E₂ = sE₂₀

X₂ = sX₂₀

이므로

I₂ = sE₂₀ / √[R₂² + (sX₂₀)²]

가 된다.

이 식을 보면 슬립이 변하면 회전자 전압뿐 아니라 리액턴스도 동시에 변한다는 것을 알 수 있다.

따라서 회전자 전류는 단순히 슬립에 정비례한다고 말할 수 없다.

기동 순간 회전자에서는 어떤 일이 일어날까?

기동 순간에는

s = 1

이다.

따라서

f₂ = f₁

E₂ = E₂₀

X₂ = X₂₀

가 된다.

즉 회전자 유도기전력과 회전자 주파수, 회전자 리액턴스가 정지상태 기준값을 가진다.

농형 회전자는 사실상 단락되어 있으므로 상당한 회전자 전류가 흐를 수 있다.

그리고 이 회전자 전류에 대응하여 고정자측에서도 큰 전류가 요구된다.

이것이 유도전동기의 기동전류가 큰 이유와 연결된다.

정상속도에 가까워지면 어떻게 될까?

회전자가 동기속도에 가까워지면 슬립이 매우 작아진다.

예를 들어

s = 0.02

라면

f₂ = 0.02f₁

E₂ = 0.02E₂₀

X₂ = 0.02X₂₀

이다.

60Hz 전동기라면 회전자 주파수는

1.2Hz

밖에 되지 않는다.

따라서 정상운전 중 회전자에서 일어나는 전자기 현상은 기동상태와 상당히 다르다.

그렇다면 슬립이 0이면 어떻게 될까?

만약 회전자가 정확히 동기속도로 회전한다고 가정해보자.

Nr = Ns

이므로

s = 0

이다.

그러면

f₂ = sf₁ = 0

이고

E₂ = sE₂₀ = 0

이 된다.

회전자 유도기전력이 0이므로 회전자 전류도 0이 된다.

회전자 전류가 없다면 고정자 자계와 상호작용하여 전자기토크를 만들어낼 수 없다.

즉

슬립 0 → 유도기전력 0 → 회전자 전류 0 → 전자기토크 0

가 된다.

이것이 유도전동기가 부하를 구동하면서 동기속도에 정확히 도달할 수 없는 핵심적인 이유다.

부하가 증가하면 회전자는 왜 조금 느려질까?

정상운전 중인 유도전동기에 기계적 부하가 증가했다고 생각해보자.

부하토크가 커지면 회전자는 순간적으로 감속하는 경향을 보인다.

Nr이 감소하면

s = (Ns – Nr)/Ns

이므로 슬립이 증가한다.

슬립이 증가하면

회전자계와 회전자 사이의 상대속도가 증가하고,

회전자 유도기전력이 증가하며,

회전자 전류가 변하고,

전자기토크도 증가한다.

새롭게 증가한 전자기토크가 부하토크와 균형을 이루는 지점에서 새로운 회전속도가 결정된다.

즉 유도전동기는 부하에 따라 슬립을 변화시키면서 필요한 토크를 만들어낸다.

무부하에서도 슬립이 완전히 0은 아니다

전동기 축에 외부 기계부하를 연결하지 않았다고 하더라도 회전자가 정확히 동기속도로 회전하는 것은 아니다.

전동기 내부에는

베어링 마찰,

냉각팬,

공기저항,

기타 기계손

등이 존재한다.

이러한 손실을 보상하려면 일정한 전자기토크가 필요하다.

전자기토크를 만들려면 회전자 전류가 필요하고,

회전자 전류를 만들려면 유도기전력이 필요하며,

유도기전력을 만들려면 슬립이 필요하다.

따라서 실제 유도전동기는 무부하에서도 작은 슬립을 가진다.

회전자 전류의 위상도 중요하다

토크는 회전자 전류의 크기만으로 결정되지 않는다.

회전자 전류가 회전자 유도기전력 및 자속에 대해 어떤 위상관계를 가지는지도 중요하다.

기동 순간에는 회전자 주파수가 높기 때문에 회전자 누설리액턴스가 크게 나타날 수 있다.

따라서 회전자 전류의 위상지연도 커질 수 있다.

반대로 정상운전에서 슬립이 작아지면 회전자 주파수와 리액턴스가 작아지고 회전자 전류의 위상관계도 달라진다.

이 변화가 유도전동기의 토크-속도 특성을 만드는 중요한 요소가 된다.

회전자 전류가 토크를 만드는 과정

회전자 도체에 전류 I₂가 흐르고 공극에는 자속밀도 B가 존재한다.

자기장 속의 전류가 흐르는 도체에는 전자기력이 발생한다.

개념적으로

F = BIl

관계로 이해할 수 있다.

회전자 둘레에 분포한 도체들이 받는 전자기력은 회전축을 중심으로 토크를 만든다.

즉

회전자계

→ 회전자 유도기전력

→ 회전자 전류

→ 전자기력

→ 전자기토크

의 순서다.

이 가운데 어느 하나라도 없다면 정상적인 유도전동기 토크를 만들 수 없다.

유도전동기의 회전자 전류를 직접 측정하기 어려운 이유

농형 유도전동기에서는 회전자 도체가 회전자 내부에 있고 외부단자가 없다.

따라서 일반적인 운전 중 회전자 전류를 직접 측정하는 것은 쉽지 않다.

대신 고정자 전류와 전압, 속도, 슬립 등의 정보를 이용하여 회전자 상태를 간접적으로 분석할 수 있다.

또한 모터 전류 신호 분석과 같은 진단기법에서는 회전자 바 손상 등이 고정자 전류 스펙트럼에 만드는 특징을 이용하기도 한다.

즉 회전자의 상태가 고정자측 전기신호에 반영될 수 있다.

회전자 바가 끊어지면 어떤 문제가 생길까?

농형 회전자의 도체바 일부에 균열이나 단선이 발생하면 정상적인 회전자 전류분포가 깨질 수 있다.

그 결과

토크 맥동,

진동,

소음,

국부적인 발열,

전류특성 변화

등이 나타날 수 있다.

심한 경우 전동기의 출력과 효율에도 영향을 줄 수 있다.

농형 회전자는 매우 견고하지만 회전자 바와 엔드링 역시 전동기의 중요한 전기회로라는 사실을 알 수 있다.

회전자 주파수와 철손의 관계

회전자 철심에서도 자속변화에 의해 철손이 발생할 수 있다.

하지만 정상운전에서는 회전자 주파수

f₂ = sf₁

가 매우 낮다.

따라서 정상적인 작은 슬립 영역에서는 회전자 철손이 고정자 철손에 비해 작게 취급되는 경우가 많다.

반면 기동 시에는

s = 1

이므로 회전자 주파수가 전원주파수와 같아진다.

즉 회전자 내부의 전자기 상태는 기동과 정상운전에서 상당히 다르다.

유도전동기의 핵심은 상대속도다

지금까지의 내용을 하나로 묶으면 거의 모든 식에 같은 개념이 들어 있다는 것을 알 수 있다.

동기속도와 실제속도의 차이:

Ns – Nr

슬립:

s = (Ns – Nr)/Ns

회전자 주파수:

f₂ = sf₁

회전자 유도기전력:

E₂ = sE₂₀

회전자 리액턴스:

X₂ = sX₂₀

즉 유도전동기의 회전자에서 일어나는 전자기현상은 대부분 회전자계와 회전자 사이의 상대속도, 다시 말해 슬립과 연결되어 있다.

기동에서 정상운전까지 한 번에 따라가보자

전동기에 전원을 투입한다.

→ 고정자에 3상 전류가 흐른다.

→ 동기속도로 회전하는 회전자계가 만들어진다.

→ 회전자는 정지해 있으므로 상대속도가 최대다.

→ s = 1이다.

→ 회전자 유도기전력과 주파수가 크다.

→ 회전자에 전류가 흐른다.

→ 전자기토크가 발생한다.

→ 회전자가 가속된다.

→ Nr이 증가한다.

→ 상대속도가 감소한다.

→ 슬립이 감소한다.

→ 회전자 주파수와 유도기전력이 감소한다.

→ 부하에 필요한 토크와 전자기토크가 균형을 이루는 속도에서 안정된다.

이것이 유도전동기가 정지상태에서 정상운전속도까지 올라가는 기본적인 과정이다.

자주 혼동하는 부분

첫째, 농형 유도전동기의 회전자에는 외부 전원을 직접 공급하지 않는다.

회전자 전류는 회전자계와의 상대운동에 의한 전자기 유도로 발생한다.

둘째, 회전자가 회전하고 있다는 사실 자체가 유도기전력을 만드는 것은 아니다.

핵심은 회전자와 회전자계 사이의 상대속도다.

셋째, 고정자와 회전자 전류의 주파수가 항상 같은 것은 아니다.

정지 시에는 같지만 회전자가 가속되면 회전자 주파수는 낮아진다.

넷째,

f₂ = sf₁

이다.

다섯째,

E₂ = sE₂₀

이다.

여섯째, 회전자 저항 R₂ 자체가 슬립에 단순 비례하는 것은 아니다.

기본모델에서는 일정하게 취급한다.

일곱째, 슬립이 0이면 회전자에 유도기전력이 발생하지 않기 때문에 정상적인 전동기 토크도 발생하지 않는다.

여덟째, 무부하라고 해서 슬립이 정확히 0이 되는 것은 아니다. 실제 전동기에는 기계손을 보상하기 위한 토크가 필요하기 때문이다.

마무리

3상 유도전동기의 회전자에는 외부 전원이 직접 연결되어 있지 않다.

그럼에도 회전자에 전류가 흐르는 이유는 고정자에서 만들어진 회전자계가 회전자 도체와 상대운동을 하기 때문이다.

회전자계가 회전자 도체와 상대적으로 움직이면 전자기 유도에 의해 회전자에 기전력이 발생한다.

농형 회전자는 도체바와 엔드링이 폐회로를 형성하고 있으므로 이 유도기전력에 의해 전류가 흐른다.

그리고 회전자 전류와 공극자계의 상호작용으로 전자기토크가 발생한다.

특히 회전자에서 일어나는 현상은 슬립과 밀접하게 연결되어 있다.

슬립을

s = (Ns – Nr)/Ns

라고 하면

회전자 주파수는

f₂ = sf₁

회전자 유도기전력은

E₂ = sE₂₀

회전자 누설리액턴스는

X₂ = sX₂₀

로 나타낼 수 있다.

기동 순간에는 s = 1이므로 회전자 주파수가 전원주파수와 같고 유도기전력도 크다.

반면 회전자가 동기속도에 가까워질수록 슬립이 작아지면서 회전자 주파수와 유도기전력도 감소한다.

그리고 만약 회전자가 정확히 동기속도에 도달한다면

s = 0

→ 상대속도 = 0

→ 유도기전력 = 0

→ 회전자 전류 = 0

→ 전자기토크 = 0

가 된다.

바로 이 관계 때문에 유도전동기는 이름 그대로 회전자계와 회전자 사이에 속도 차이가 있어야 토크를 만들어낼 수 있는 전동기다.

그렇다면 여기서 다음 질문이 자연스럽게 생긴다.

회전자는 회전자계를 계속 따라가는데, 왜 결국 따라잡지 못하고 항상 조금 느린 속도에서 운전하는 것일까?

다음 글에서는 유도전동기가 왜 동기속도까지 올라갈 수 없는지를 부하토크와 전자기토크의 평형, 슬립과 유도기전력의 관계를 이용해 자세히 살펴본다.