전동기 명판의 정격전류보다 실제 운전전류가 낮게 나오는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.모터 명판에 기재된 전격 전류는 모터의 정격 출력이 걸렸을 때 흘러들어가는 최대 기준 전류입니다. 실제로 현장에서 운전 중에는 대부분 설계 여유율이나 실제 공정 조건에 의해서 100% 부하가 아닌 거죠. 그래서 50%에서 80% 수준의 부하로 작동합니다. 그렇기 때문에 모터가 내야 하는 출력이 줄어든 만큼 소비하는 실제 운전 전류도 정격 수치보다 낮게 측정되는 겁니다. 그리고 입력 전원의 전압이 정격 전압보다 높게 공급되는 경우에도 실제 운전 전류가 낮아질 수 있습니다. 그래서 정격 출력이 일정한 상태에서 공급 잔압이 상승하면 실제로 필요한 유효 출력을 내기 위해 전류값이 역으로 감소하죠. 그래서 이처럼 실제 축 부화율이랑 전원전압의 상태에 따라서 실제로 사용되는 전류 수치가 변하는 것은 어떻게 보면은 매우 자연스럽고 정상적인 현상이라고 이해해 주시면 좋을 것 같습니다.
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인버터에서 가속시간을 길게 설정하면 어떤 장점이 있나요?
안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.인버터의 가동시간을 길게 설정할수록, 기동할때 발생하는 돌입전류의 피크값을 억제할수가 있습니다. 그래서 전원의 설비의 부담을 줄이고 급격하게 속도가 변화함으로 생기는 기계적인 충격을 완화할수가 있는것이죠. 그리고 가속 시간을 충분히 확보하면 인버터가 정격 전류 범위 내에서 전압이랑 주파수를 원활하게 끌어올릴 수 있습니다. 그러면 급가속 시 발생하는 인버터의 과전류 트립 장애를 예방할 수가 있고 부드럽게 가속을 구현하는 게 가능한거죠. 그리고 기계적인 부품이랑 설비 보호 측면에서도 상당히 이점이 있습니다. 컨베이어 벨트위에 물품이 넘어지는걸 방지할수가 있고, 모터의 축과 감속기 기어 등에 전달되는 급격한 토크 충격도 완화해서 기계적인 수명을 획기적으로 연장해 줄 수가 있는 겁니다. 따라서 높은 관성 부하를 가진 설비일수록 신속성보다는 가속 시간을 길게 가져가는 것이 안정성 면에서 유리한 결과입니다.
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EOCR은 과부하만 보호하는 장치인가요?
안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.EOCR은 단순히 과부하뿐만 아니라 결상이랑 역상이랑 지락 같은 모터 운전 중에 발생할 수 있는 대표적인 전기적인 이상 상태를 감시합니다. 결론적으로 핵심적인 전기적인 보호 장치인 거죠. 관통형 CT를 통해서 3상 전류의 크기랑 균형 상태를 실시간으로 계측하죠. 그래서 모터의 권선의 소손을 유발하는 다양한 이상 전류 상황에서 즉각적으로 반응할 수 있도록 설계되어 있는 겁니다.예시를 들어보겠습니다. 만약에 3상 중에서 한 상의 전선이 끊기는 결상이 발생한다고 해 보겠습니다. 그러면 남은 상에 대전류가 흐르게 돼서 같은 권선 타격을 받기 전에 신속히 차단하는 거죠. 또 전원 선로 순서가 바뀌는 역상이 발생했을 때도 모터의 역회전으로 인한 기계적인 파손을 막아 줍니다.그리고 메인 기동 시에 회전자가 멈춰서 대전류가 지속되는 구속 현상이나 외함의 누설 전류가 세는 지락까지도 감지합니다. 결론적으로 복합적인 보호 기능을 수행한다고 이해하시면 좋겠습니다.
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모터 전류는 정상인데 전력 사용량이 증가하는 경우도 있나요?
안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.모터의 전류 수치가 일정하다고 하더라도 역률을 개선해서 유효 전력 비율이 높아지거나 부하율의 변화로 고조파랑 무효전력 유입구도가 바뀔 때 전력 사용량이 증가할 수 있습니다. 피상전력은 전압과 전류가 같으면 일정합니다. 하지만 실제 유효 전력은 역률에 직접 비례합니다. 그래서 진공이나 부하 상태에 따라서 역률이 상승하면 측정되는 전류가 같다고 하더라도 실제 사용하는 유효 전력량은 늘어나게 되는 거죠. 그리고 입력 전압 자체가 상승했거나 고주파 전압 왜곡이 발생한 경우에도 전류의 증감 없이 전력 소비가 늘어날 수 있습니다. 전압이 높으면 동일한 전류가 흘러도 전력 산출값이 커집니다. 그리고 인버터나 전력전자 부하에 의한 고조파 왜곡은 전류 계산 수치 변화가 없죠. 그리고 모터 권선이랑 철심의 손실을 극대화시켜서 전력계의 전력량을 늘리는 원인이 되는 겁니다.
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제어판넬 안에 있는 단자번호는 왜 모두 다르게 표시하나요?
안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.제어 판넬 내부에 모든 단자에 부여된 고유 번호는 복잡한 전기 회로에 물리적인 접속점과 전위를 도면과 일대일로 정확히 일치시키기 위한, 고유식별 기호라고 보시면 좋겠습니다. 동일한 신호선이나 동일 전위선은 같은 번호를 공유합니다. 그리고 리플레이 접점이나 부하 등은 신호 상태나 전압이 달라지는 모든 분기점에는 서로 다른 번호를 부여하죠. 그래서 무수하게 많은 전선 속에서 전기적인 경로를 구분해 주는 겁니다. 이렇게 세세하게 번호 체계를 만드는 이유는 실제로 유지보수 시에서 도면 추적 시간을 줄여 줍니다. 그리고 결선에 대한 오류와 안전 사고를 방지하는 핵심적인 역할을 하는 거죠.
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전동기를 장시간 저속으로 운전하면 왜 과열될 수 있나요?
안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.인버터로 속도를 줄이고 장시간동안 저속운전을 할때 모터자체가 과열이 되는 원인은 모터 축에 직접적으로 연결이 되서, 같이 돌던 냉각팬의 풍량이 급격하게 줄어들기 때문입니다. 범용 유도 전동기내부에 팬은 속도에 비례해서 회전합니다. 근데 회전수가 절반 이하로 떨어지면, 냉각 풍량은 자승과 삼승으로 대폭 감소합니다. 그래서 내부에서 발생하는 열을 밖으로 배출하지 못하게 되죠. 그리고 인버터 구동시에 저속인 영역에서고 코일에 정격 전류에 가까운 전류가 흐릅니다. 그래서 내부 저항에 의해 줄열이 지속적으로 발생하는 점도 원인이 됩니다. 풍량이 부족하고 지속적으로 발열이 더해지면 모터의 권선 온도가 상승하게 됩니다. 그러면 절연이 파괴가 되는 거죠. 그래서 저속 운전이 빈번한 공정에서도 자체 팬 대신에 별도 전원으로 구동되는 냉각 팬을 설치하거나 인버터 전용 모터를 사용하는 것입니다.
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전동기에서 전압 불평형보다 전류 불평형이 더 위험하다고 하는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.전동기에서 전압 불평형에 비해서 전류 불평형이 모터 내부의 임피던스 특성으로 인해서 최대 10배까지 크게 증폭이 됩니다. 3상 유도 전동기의 내부 임피던스는 둔감해서 아주 미세한 입력 전압 불평형이 발생해도 권선에는 최대 20%까지 달하는 극심한 전류 차이가 발생하죠. 이때 전류 불평형은 전력 손실을 유발합니다. 그래서 상 권선 하나에 과도하게 발열이 일어나고 전력이 파괴되는 등 현상이 일어납니다. 그리고 전류 불평형은 역상 자계를 형성합니다. 그래서 모터의 출력을 저하시고 회전자의 진동이랑 소음을 발생하죠. 현장에서는 일반적으로 전화 불편형률을 2% 이내에 그리고 전류 불편형률을 10% 이내로 기준을 판단합니다. 전류 불편형률은 10%를 초과하면 모터 출력을 낮춰서 운전하거나 즉시 원인을 찾아서 정비해야 되는 것이 결론입니다.
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전동기를 오래 사용하면 절연저항이 조금씩 낮아지는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.모터를 오랫동안 사용하면 운전 중에 발생하는 열이랑 습기랑 먼지 등 물리적이고 환경적인 요인으로 내부의 권선 피복이 점차 열화됩니다. 그래서 가열과 냉각이 반복되게 되는데 이때 절연제가 미세하게 균열을 일으키게 되죠. 여기에 공기 중에 수분이랑 도전성 먼지가 들어가게 되면 누설 전류가 통하게 되는데 이때 절연 저항이 점점 감소하게 됩니다. 또 절연 저항이 계속 떨어지게 되면은 권선에서 하우징으로 흐르는 누설 전류가 증가하게 되죠. 그러면 누전 차단기가 떨어질 수도 있고 지락 사고가 나아질 수 있고 최악의 경우에는 단락으로 인해서 모터가 소손으로 이어질 수도 있습니다. 그러니까 결론적으로 정기적으로 전력 저항 측정을 해 주셔야 되고 열화 상태를 추적 관리해야 됩니다. 그래서 기준치 이하로 떨어졌을 때 세척이나 건조나 세척 후에 절연 바니시를 다시 바르는 것 같이 작업이 필요하고 정비를 진행해야 되는 것인 거죠.
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인버터에서 감속시간을 너무 짧게 설정하면 어떤 문제가 생기나요?
안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.인버터의 감속 시간을 너무 짧게 설정하면은 회전자의 관성에 의해서 모터가 발전 역할을 합니다. 그래서 과도한 회생 에너지가 발생하게 되는 거죠. 이 에너지가 인버터 내부에 DC 링크 콘덴서로 유입이 되면서 DC링크 전압이 급격하게 상승합니다. 그래서 결국 과전압이 발생하는 거죠. 그러면 인버터의 출력이 차단되고 설비가 정지하게 되는 현상까지도 나올 수가 있겠습니다. 그리고 기계적으로도 급격한 감속으로 인해서 모터 축이랑 커플링이랑 감속기 체인 등 구동기 전반에 충격이 가해지게 됩니다. 그래서 유격이 생기거나 파손이 될 수도 있을 가능성이 있죠. 부득이하게 제동 시간을 극단적으로 줄여야 하는 공정이라면 제동 저항이나 제동 유닛을 추가로 장착하는 것이 좋습니다. 그래서 회생 전력을 열로 소진시키는 장치를 마련해야 되는 거죠. 그게 아니라면 한전으로 다시 전력을 돌려보내는 리젠 같은 시스템을 구축을 해야되는거구요.
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모터 운전 중 베어링에서 열은 나는데 소음이 없을 수도 있나요?
안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.베어링의 손상 초기나 기계적인 결함이 아닌 경우에는 소음 없이 온도만 급격하게 상승하는 현상이 충분히 발생할 수 있는 가능성이 있습니다. 특히나 구리스의 과다 충진이나 윤활유가 부족할 경우 그리고 축심이 맞춤 불량이나 과도하게 벨트 장력이 설정된 경우에는 소음보다 말씀하신 것처럼 마찰열이 먼저 발생합니다. 이럴 경우는 즉시 이상을 의심하시고 조치를 하는 게 필요하죠. 현장 점검 시에는 우선 청음기를 활용하셔서 소음과 진동을 측정하시고 열화상 카메라나 비접촉으로 할 수 있는 온도계를 통해서 온도를 측정하시는 방법을 가장 먼저 해 보시면 좋겠습니다. 말씀하신 것처럼 소음이 없더라도 진동의 가속도 수치가 높은 값이 나오거나 구리스의 변색이나 누유의 흔적이 있다고 한다면 즉시 윤활의 상태를 점검해 보세요. 그리고 주입량을 조절하시거나 축의 편하중 상태를 재조정 하는 것이 필요합니다.
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