전동기에서 기동전류는 왜 정격전류보다 훨씬 큰가요?

Question

• 전기기기를 공부하다 보면 유도전동기는 기동 순간 정격전류보다 몇 배 이상의 큰 전류가 흐른다고 배우는데 왜 그런 현상이 생기는지 궁금합니다. 전동기가 막 돌기 시작할 때 특별히 더 많은 힘이 필요한 것인지, 아니면 회전자 상태와 관련 있는지도 알고 싶습니다. 또한 기동전류가 크면 어떤 문제가 생기는지도 궁금합니다. 실제 현장에서는 Y-Δ 기동이나 소프트스타터 같은 방식으로 기동전류를 줄인다고 하는데 각각 어떤 원리인지 자세히 설명 부탁드립니다.

Answer 1

안녕하세요. 박현민 전기기능사입니다.

결론부터 말씀드리면 유도전동기는 기동 순간 회전자가 정지 상태라 역기전력이 거의 없기 때문에 매우 큰 전류가 흐르게 됩니다. 정상 운전 중 전동기는 회전하면서 역기전력을 발생시킵니다. 이 역기전력이 공급전압 일부를 상쇄하기 때문에 정상 상태 전류는 비교적 안정적으로 유지됩니다.

하지만 기동 순간에는 회전자가 정지 상태입니다. 즉 역기전력이 거의 없는 상태라 권선에는 큰 전압이 그대로 걸리게 됩니다. 결과적으로 매우 큰 기동전류가 흐르게 됩니다.

기동전류는 정격전류의 5배에서 8배 이상이 될 수도 있습니다. 이 전류가 크면 전압강하와 계통 충격이 발생할 수 있고, 전동기 자체 발열도 커집니다.

이를 줄이기 위해 Y-Δ 기동을 사용합니다. 처음에는 Y결선으로 낮은 전압을 걸어 기동전류를 줄이고, 일정 속도 이후 Δ결선으로 전환합니다.

소프트스타터는 사이리스터를 이용해 전압을 점진적으로 증가시키는 방식입니다. 인버터는 주파수와 전압을 함께 조절해 가장 부드럽게 기동할 수 있습니다.

결국 기동전류는 유도전동기 특성상 자연스럽게 발생하는 현상이지만, 계통과 설비 보호를 위해 적절한 기동 방식 선택이 매우 중요합니다.

Answer 2

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

전동기가 멈춰 있을 때는 회전자가 고정된 상태라 자기장의 변화가 엄청 커서 마치 변압기 2차 측이 단락된 것 처럼 유도기전력이 강하게 발생하기 때문에 기동전류가 확 솟구치는 거여요. 이 큰 전류는 전압을 떨어뜨리고 권선을 태울 수도 있어서 전압을 낮춰서 시작하는 와이델타 방식이나 전압을 서서히 올리는 소프트스타터로 전류를 조절해주는 게 정말 중요합니다. 기동 시엔 정지 관성을 이기기 위해 토크도 필요하지만, 전기적인 임피던스 변화가 전류에 더 결정적인 영항을 미친다는 점이 핵심이여요.