유도전동기

5️⃣배선용 차단기(MCCB) 선정조건

1. 정격전류:
   • 부하전류를 계산하여 이에 맞는 정격전류를 가진 차단기를 선택
   • 전동기 부하전류 합이 50A 이하인 경우, 전선의 허용전류는 전동기 부하전류 합 × 1.25 + 기타 부하전류 합으로 선정
2. 단락전류:
   • 예상되는 단락전류를 계산하여 차단기의 차단용량이 이를 초과하도록 선택
   • 예를 들어, 변압기 용량과 전압, 임피던스를 고려하여 단락전류를 계산
3. 과부하 보호:
   • 과부하 보호장치의 정격전류는 부하전류의 1.25배로 설정
   • KEC 기준에 따라 보호장치의 동작배율을 고려하여 선정

유도전동기 특유의 고려사항

1. 기동전류:
   • 유도전동기는 기동 시 정격전류의 6배에 해당하는 큰 기동전류가 흐르므로, 이를 고려한 차단기 용량을 선정
   • 기동 시 전압 강하를 최소화하기 위해 적절한 기동방식을 선택
2. 전압 변동:
   • 기동 시 전압 강하가 10% 이내, 정상 운전 시 전압 변동이 15% 이내로 유지되도록
3. 토크 요구:
   • 부하의 소요 토크를 고려하여 충분한 기동 토크를 제공할 수 있는 기동방식을 선택

부하상태에 따른 고려사항

부하가 큰 경우, 기동 시 전압 강하와 과전류를 고려하여 차단기를 선택합

부하 특성:

부하의 종류와 특성에 따라 기동방식을 결정

부하가 큰 경우, 충분한 기동 토크를 제공할 수 있는 기동방식을 선택

부하 용량:

부하 용량에 따라 적절한 차단기 용량을 선정

정격 (Rating)

• 정격전압: 전동기가 정상적으로 작동할 수 있는 전압 범위입니다.
• 정격전류: 전동기가 정상적으로 작동할 때 흐르는 전류입니다.
• 정격출력: 전동기가 정상적으로 작동할 때 제공할 수 있는 최대 출력입니다.
• 정격속도: 전동기가 정상적으로 작동할 때의 회전 속도입니다.

온도상승 (Temperature Rise)

• 정의: 전동기가 작동할 때 발생하는 열로 인해 전동기의 온도가 상승하는 현상입니다.
• 원인: 전동기 내부의 전기적 손실(저항 손실, 철손 등)과 기계적 손실(마찰 손실 등)로 인해 발생합니다¹.

정격과 온도상승의 관계

1. 정격부하에서의 온도상승:
   • 전동기가 정격부하에서 작동할 때, 발생하는 열은 전동기의 설계 온도 상승 한계 내에서 유지되어야함
   • 온도 상승이 정격 온도 상승 한계를 초과하면 전동기의 절연 재료가 손상될 수 있으며, 이는 전동기의 수명을 단축시킵니다².
2. 과부하 시의 온도상승:
   • 전동기가 과부하 상태에서 작동하면, 전류가 증가하여 더 많은 열이 발생
   • 과도한 온도 상승은 전동기의 절연 재료를 빠르게 열화시켜 전동기의 고장을 초래할 수 있다².
3. 냉각 시스템의 중요성:
   • 전동기의 온도 상승을 억제하기 위해 적절한 냉각 시스템(예: 팬, 냉각수 등)이 필요
   • 냉각 시스템이 제대로 작동하지 않으면, 전동기의 온도 상승이 증가하여 성능 저하 및 수명 단축을 초래할 수 있다³.

유도전동기의 진동과 소음의 원인

1. 전자기적 원인

• 불균형 전압 및 전류
  삼상 전압의 불균형이나 권선 결함이 생기면 회전자에 불균형 힘이 작용하여 진동과 소음이 발생할 수 있습니다
• 고조파 자속
  고조파 자속에 의한 주기적인 전자기력이 고정자와 회전자에 진동을 유발하여 전자기적 소음이 발생합니다
• 공극(에어갭) 불균형 및 편심
  회전자와 고정자 사이의 공극이 고르지 않거나 회전자에 편심(eccentricity)이 발생하면, 불평형 자기 흡인력(Unbalanced Magnetic Pull, UMP)이 작용하여 진동과 소음이 유발됩니다. 이는 베어링 하중 증가, 축 굽힘, 공극 접촉, 축 전류 유도, 진동 및 자기음, 손실 증가 등 다양한 문제로 이어집니다

2. 기계적 원인

• 회전자 불균형 및 축 휨
  회전자의 다이내믹 밸런스가 무너졌거나 축이 휘어진 경우, 회전 중 불규칙한 진동이 발생하여 기계적 소음이 커집니다
• 베어링 결함
  베어링의 마모, 손상, 오일 부족, 조립 불량 등은 회전 시 불규칙한 진동과 소음을 유발하는 대표적인 원인입니다
• 설치 불량 및 기초 불안정
  전동기 설치가 잘못되었거나 기초가 불안정하면, 운전 중 진동이 증폭되어 소음이 증가합니다
• 부하와의 연결 불량
  커플링, 기어, 벨트 등 부속 장치의 정렬 불량, 마모, 윤활 불량 등도 진동과 소음의 원인이 됩니다

3. 통풍(환기)적 원인

• 팬 및 덕트 소음
  냉각 팬, 환기 덕트 등에서 발생하는 공기 흐름의 와류, 팬의 불균형, 덕트의 공진 등으로 인해 통풍 소음이 발생합니다. 팬의 크기, 회전수, 설계 불량 등이 소음의 강도에 영향을 미칩니다
• 공명 및 구조적 결함
  모터 본체, 커버, 엔드 쉴드 등 구조물의 공진 현상도 소음을 증폭시킬 수 있습니다

4. 기타 원인

• 부하로부터 전달되는 진동
  펌프, 팬 등 부하 기계에서 발생한 진동이 전동기로 전달되어 소음과 진동을 유발할 수 있습니다16.
• 부적절한 운전 조건
  과부하, 부하 불균형, 전압 강하 등도 진동과 소음의 원인이 됩니다

요약표: 유도전동기 진동과 소음의 원인

진동과 소음의 원인은 서로 복합적으로 작용할 수 있으므로, 정기적인 점검과 유지보수, 적절한 설치 및 운전 조건 유지가 중요합니다

1) 전동기 종류별 영향

2) 유도전동기에서 고조파 전압계수(HVF)

정의:

영향:

• 출력 감소: HVF 5% 증가 시 유효 출력 2~3% 감소
• 온도 상승: HVF 1% 당 권선 온도 1.5°C 상승
• 절연 수명: HVF 10% 초과 시 절연 수명 50% 단축

대책:

• 필터 설치: 수동/능동 필터로 HVF 3% 이하 유지
• 설계 최적화: 고조파 저감 권선 구조(예: 분산 권선)

고조파 영향은 전동기 설계·운용 시 반드시 고려해야 하며, HVF 모니터링과 종합 고조파 왜형률(THD) 관리가 필수적