전동기 기동 시 전압강하는 왜 발생하나요?

Question

전기기기와 전력공학을 공부하다 보면 대용량 전동기를 기동할 때 전압강하가 발생할 수 있다고 배우는데, 왜 전동기 하나 켜는 것만으로 계통 전압이 떨어지는지 궁금합니다. 특히 유도전동기는 기동전류가 매우 크다고 하는데, 이것이 송전선이나 변압기와 어떤 관계가 있는지도 잘 이해되지 않습니다. 또한 전압강하가 심하면 조명 깜빡임이나 다른 전동기 이상까지 발생할 수 있다고 들었는데 실제로 어떤 문제가 생기는지도 알고 싶습니다. 현장에서는 이런 문제를 줄이기 위해 어떤 기동 방식을 사용하는지도 자세히 설명 부탁드립니다.

Answer 1

안녕하세요. 박현민 전기기능사입니다.

• 결론부터 말씀드리면 유도전동기는 기동 순간 매우 큰 전류를 요구하기 때문에 계통 임피던스에서 큰 전압강하가 발생할 수 있습니다. 유도전동기는 정지 상태에서 역기전력이 거의 없기 때문에 기동 순간 정격전류보다 몇 배 이상 큰 전류가 흐를 수 있습니다.

이 큰 전류가 변압기와 케이블, 송전선 임피던스를 통과하면서 전압강하를 만들게 됩니다. 전압강하는 전류와 임피던스 곱에 비례하기 때문에 기동전류가 클수록 영향도 커집니다.

특히 약한 계통이나 작은 변압기에 대용량 전동기를 연결하면 순간적으로 조명이 어두워지거나 다른 설비 전압까지 흔들릴 수 있습니다. 심한 경우 다른 전동기 토크 저하와 계전기 오동작도 발생할 수 있습니다.

그래서 현장에서는 Y-Δ 기동과 리액터 기동, 소프트스타터, 인버터 같은 방식을 사용합니다. 이 장치들은 처음부터 큰 전압을 한 번에 인가하지 않고 점진적으로 전동기를 가속시켜 기동전류를 줄이는 역할을 합니다.

결국 전동기 기동 전압강하는 단순 전동기 문제만이 아니라 전체 계통 안정성과 연결되는 중요한 전력품질 문제입니다.

Answer 2

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

기동 시에는 평소보다 5~7배나 만은 전류가 한꺼번에 흐르면서 선로와 변압기의 임피던스 때문에 전압이 훅 떨어지게 돼요. 이로 인해 조명이 깜빡이거나 주변 기기가 멈추는 등 계통에 무리가 갈 수 있어서 조심해야 합니다. 그래서 현장에서는 와이델타 기동이나 소프트 스타터를 써서 전압강하를 줄여주며 관리하는 경우가 대부분이죠.