전동기의 축전압이 높아지면 베어링에 어떤 문제가 발생할 수 있나요?

Question

인버터로 구동하는 전동기에서 전기적인 소음이나 베어링 손상이 반복되는 경우, 기계적 정렬 불량이나 윤활 문제 외에도 축전압을 원인으로 고려할 수 있다고 합니다. 인버터의 고속 스위칭으로 발생하는 공통모드 전압이 전동기 축에 전압을 유도하고, 이 전압이 베어링을 통해 방전되면 베어링 표면에 손상을 일으킬 수 있다는 설명을 접했습니다. 축전압은 어떤 원리로 발생하며, 모든 인버터 구동 전동기에서 동일한 위험이 나타나는지 궁금합니다. 현장에서 축전압과 베어링 전류에 의한 손상을 의심할 때 어떤 징후와 점검 방법을 활용해야 하나요?

Answer 1

안녕하세요. 박현민 전기기능사입니다.

인버터 구동 전동기에서는 PWM 스위칭에 따른 공통모드 전압과 기생 정전용량의 영향으로 축전압이 발생할 수 있습니다. 축전압이 베어링의 절연막을 넘어설 정도로 높아지면 베어링을 통해 전류가 흐르면서 방전 흔적과 표면 손상이 발생할 수 있으며, 장기간 지속되면 베어링의 수명 단축이나 소음 증가로 이어질 수 있습니다. 다만 위험 수준은 인버터의 스위칭 특성, 전동기 크기, 케이블 길이, 접지 구조 및 베어링 구성에 따라 달라집니다. 점검할 때는 베어링 표면의 반복적인 방전 흔적이나 플루팅 형태의 손상, 이상 소음과 진동을 확인하고, 필요하면 적절한 측정 장비로 축전압과 베어링 전류를 진단해야 합니다. 일반 멀티미터만으로는 고주파 성분을 정확히 평가하기 어려울 수 있으므로 측정 장비와 방법을 신중히 선택해야 합니다. 대책으로는 제조사 권장 접지 및 케이블 차폐 적용, 축 접지 브러시나 절연 베어링 등의 적용 여부를 검토할 수 있습니다. 베어링을 교체하는 것만으로 원인이 해결되지 않을 수 있으므로, 반복 고장 시에는 인버터와 전동기 시스템 전체의 공통모드 전류 경로를 함께 분석해야 합니다.

Answer 2

안녕하세요. 김경환 전기기사입니다.

인버터 구동 전동기는 고속 스위칭으로 발생하는 공통모드 전압 때문에 축전압이 높아질 수 있습니다. 이 전압이 베어링을 통해 방전되면 베어링 표면에 미세한 전기적 손상이 생기고, 반복되면 표면이 움푹 파이거나 물결무늬 형태의 손상이 될 수 있습니다. 모든 전동기에서 동일한 위험이 나타나는 것은 아니며, 인버터 방식와 케이블 길이, 접지 및 축 접지 구조 등에 따라서 달라질 수 있습니다.

Answer 3

안녕하세요. 이대길 전기기능사입니다.

인버터 전기 때문에 모터 축에 찌릿찌릿한 전기가 쌓였다가 베어링으로 스파크처럼 튀면서 갉아먹어 망가뜨리기 때문이랍니다