전동기에서 장시간 저부하 운전도 좋지 않은 이유는 무엇인가요?

Question

모터는 과부하 운전이 좋지 않다는 것은 알고 있습니다. 그런데 반대로 너무 작은 부하만 걸린 상태로 장시간 운전하는 것도 효율이 떨어질 수 있다고 들었습니다. 부하가 적으면 모터에 더 좋을 것 같은데 왜 문제가 될 수 있는지 궁금합니다. 실제 현장에서는 어느 정도의 부하율에서 가장 효율적으로 운전하는지도 알고 싶습니다.

Answer 1

안녕하세요. 박현민 전기기능사입니다.

전동기는 일정한 부하율에서 가장 높은 효율과 역룰을 나타내도록 설계됩니다. 너무 낮은 부하로 장시간 운전하면 고정손이 상대적으로 크게 작용하여 효율과 역률이 떨어지고 불필요한 전력소비가 발생할 수 잇씁니다. 현장에서는 일반적으로 모터를 정격용량의 약 70~80 수준에서 운전할 때 가장 효율적인 경우가 많으며 지속적인 저부하 운전이 예상되면 적절한 용량의 모터로 교체하는 것도 검토합니다.

Answer 2

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

낮은 부하로 운전을 하는 게 안 좋은 가장 큰 이유는 역률이랑 효율이 확 떨어지기 때문입니다. 모터는 부하가 적어도 내부 자속을 만드느라 여자 전류를 항상 일정하겠습니다. 그런데 일을 하는 유효 전류가 부하가 적으니 확 줄어들게 되죠. 전체 전력 중 무효 전력 비중이 커지면서 역률이 아주 나빠집니다. 들어가는 전기에 비해서 실제로 내는 힘이 적으니까 모터 효율도 극심하게 떨어지는 거죠. 여기에 철손이나 기계적 마찰 손실 같은 고정 손실은 그대로입니다. 그래서 쓸데없는 전력 낭비가 커지는 거죠. 현장에서는 보통 75%에서 80% 부하율로 돌릴 때 가장 효율적입니다. 50% 밑으로 떨어지면 역률이 눈에 띄게 떨어지죠.

그리고 반대로 100% 풀부하로 계속 돌리며 열이 많이 나고 절연이 열화됩니다. 그래서 70에서 80%의 영역을 최고의 영역으로 볼 수가 있는 거죠. 부하가 계속 30%에서 40% 이하로 낮게 걸린다면 모터 용량이 너무 큰 겁니다. 결론적으로 한 단계 작은 용량으로 교체를 하시거나 인버터를 달아서 회전수를 제어해 주시는 게 맞겠네요.