전동기에서 전압 불평형이 발생하면 전류 불평형은 왜 더 크게 나타나나요?

Question

3상 전동기는 각 상의 전압이 비슷해야 정상이라고 배웠습니다. 그런데 전압 차이는 조금밖에 나지 않는데 전류 차이는 훨씬 크게 나타날 수 있다고 들었습니다. 왜 작은 전압 불평형이 큰 전류 불평형으로 이어지는지 궁금합니다. 실제 현장에서는 어느 정도의 전압 차이부터 주의해야 하는지도 알고 싶습니다.

Answer 1

안녕하세요. 박현민 전기기능사입니다.

전동기는 3상의 자속 균형을 이루어 회전하는 구조이기 때문에 전압이 조금만 불균형해도 각 권선에 흐르는 전류는 훨씬 크게 달라질 수 잇씁니다. 이로 인해 특정 권선의 발열이 증가하고 모터 수명이 단축 될 수 있습니다. 그래서 현장에서는 상간 전압을 정기적으로 측정하고 전류 불평형이 나타나면 전원 상태와 단자 접속 상태를 함께 점검하여 원인을 제거합니다.

Answer 2

안녕하세요. 김경환 전기기사입니다.

3상 전압이 균형을 이루면 정상적인 정상분 자계가 생성이 되는데 전압이 불형형해지면 정산분 외에 역상분이 발생하게 됩니다. 이 역상분은 정상분과 반대 방향으로 회전자계를 만들기 때문에 전동기 입장에서는 상당히 좋지 않은 성분이라고 볼 수 있습니다. 유도전동기에서는 역상분에 대한 임피던스가 작기 때문에 상대적으로 큰 역상분 전류가 발생할 수 있습니다. 그래서 전압 불평형률은 작지만 전류 불형평률은 몇 배 더 크게 나타날 수도 있습니다.

Answer 3

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

전압 불평형시 전류의 불평형이 증폭되는 이유는 전동기의 역상임피던스가 정상 임피던스보다 훨씬 작아서 미세한 역상 전압에도 대용량의 역상 전류가 흐르기 때문입니다. 전압 불평형으로 발생하는 반대 방향 회전자계는 기동시와 같은 작은 저항을 받아서 약 1%의 전압 차이만으로도 10%까지의 극심한 전류 불평형을 만들죠.

현자에서는 점검할때 선간 전압을 실측해서 NEMA 기준으로 전압 불평형률을 계산을 합니다. 그리고 불평형률이 1%를 초과하면 권선의 발열로 절연열화가 진행 되니깐, 출력 감발운전이 필요하고, 3% 이상 발생하면, 모터의 소손위험이 커지니깐, 전원계통의 즉시 점검이 필요한 겁니다.