단상 및 삼상 전동기의 비교

1. 기동 회로의 유무
삼상 전기는 자체적으로 회전 방향을 가지므로 삼상 전동기 내부에는 별도의 기동 회로가 없다. 그러나 단상으로는 회전 자계를 형성할 수 없기 때문에 모든 단상 전동기에는 기동 회로가 있다.

우리 주변에서 찾아 보자.
선풍기 또는 환풍기 모터의 내부를 본 적이 있는가?
단상 전동기의 내부를 보면 특징적으로 볼 수 있는 부품으로 알루미늄으로 만들어진 둥근 막대형의 콘덴서(캐페시터가 정확한 표현이다)를 볼 수 있다. 이것이 가장 광범위하게 사용되는 케페시터 기동/운전 방식 단상 전동기의 기동 회로를 구성하는 중요한 부품이다.

실제로 단상 전동기가 일단 기동 후에는 기동회로는 필요하지 않으나 케페시터 방식의 단상 전동기의 경우 케페시터가 역율 보상의 효과가 있으므로 운전 시에도 계속 기동회로를 사용하는 것이다.

이 외에도 단상 전동기의 기동 방식에는,

반발 기동식
기동 코일식 - 탁상 그라인더에 많이 사용됨. 기동 후 "딱" 하는 소리가 나서 쉽게 구분됨.
캐패시터(콘덴서)식
분상 기동식
쉐이딩 코일식 - 옛날의 전축에 사용된 전동기 방식이 있다.

단, 전동기의 직입(전 전압) 기동 시에는 400~600%의 기동 전류가 흘러 5 마력 이상의 대형 삼상 전동기의 경우 기동 전류를 제한하기 위하여 전동기 외부에 별도의 회로를 부가하는 경우가 있다(Y-.Δ 방식도 그 중 한 방법이다).

2. 회전 방향의 전환
단상 전동기는 정해진 회전 방향에 따른 기동 회로가 전동기 내부에 설치 되어 있으므로(아래의 회로도 참조) 특수한 경우(일 예로, 농업용 비닐하우스의 보온용 커텐 개폐용 단상 전동기의 경우는 정, 역 회전이 가능하도록 4 단자가 외부에 나와 있다)를 제외하고 그 회전 방향을 쉽게 바꿀 수 없다.

캐패시터(콘센서) 기동/운전 방식 단상 전동기 회로도
M은 주 코일, S는 시동 코일, C는 캐페시터(콘덴서)를 표시한다.
**** 시동 코일의 두 단자를 바꾸면 역회전 한다.

삼상 전력은 R,S,T 각 상의 시간적 간격이 120도 이므로 각 상의 배치에 따라 회전하는 힘이 저절로 생기기 때문에("단상, 삼상 교류에 대한 이해" 항목 참조). 삼상 전동기에는 별도의 기동 회로가 없으며 3선 중 임의의 2선을 바꿈으로서 회전 방향을 쉽게 바꿀 수 있다.

3. 삼상이 유리하다.
어떤 기계이던지 그 부품 수가 많으면 그 만큼 고장 빈도가 높다. 삼상 전동기는 기동 회로가 없으므로 단상 전동기 보다 고장이 적고 효율도 높다. 또한 같은 출력 이라면 삼상 전동기의 코일에 흐르는 전류가 적으므로("단상, 삼상 교류에 대한 이해" 항목 참조) 저항 손실도 삼상 전동기가 적다.
삼상 또는 단상을 선택할 수 있는 경우라면 당연히 삼상 전동기를 선택하는 것이 여러 모로 유리하다.