전기모터의 축에서 미세한 전압이 측정되는 이유가 궁금합니다

운전 중인 전동기를 점검하다가 모터 외함과 축 사이에서 아주 작은 전압이 측정되는 경우가 있다고 합니다. 접지저항이나 절연저항에는 특별한 문제가 없고 모터도 정상적으로 운전되고 있는데 이런 전압이 왜 발생하는지 궁금합니다. 특히 인버터로 운전하는 모터에서는 이런 현상이 더 나타날 수 있다고 들었는데, 실제로 어떤 원리 때문에 발생하고 베어링 손상과도 관련이 있는지 알고 싶습니다.

4개의 답변이 있어요!

  • 안녕하세요. 박현민 전기기능사입니다.

    인버터로 구동되는 모터에서는 PWM 방식의 고주파 전압과 공통모드 전압 때문에 축에 전압이 형성될 수 있습니다. 이 전압이 베어링을 통해 방전되면 미세한 전류가 반복적으로 흐르면서 베어링 표면에 플루팅 같은 손상을 일으킬 가능성이 있습니다. 따라서 단순히 축에서 전압이 측정된다는 것만으로 절연불량이라고 판단하기보다는 인버터 운전 여부와 접지상태, 베어링 소음·진동 등을 함께 확인해야 합니다.

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  • 안녕하세요. 김종식 전기기사입니다.

    네, 전동기축에서 미세한 전압이 측정되는 현상은 축전압때문입니다.

    절연저항이나 접지저항이정상이어도 발생할 수 있습니다.

    일반 전동기에서도 자속의 불균형이나 구조적인 비대칭 때문에 아주 작은 전압이 축에 유도될 수 있습니다. 특히 인버터 운전 모터는 PWM 방식으로 매우 빠르게 전압을 스위칭하기 때문에 고주파 성분이 많이 발생하고, 모터 내부의 정전용량을 통해 축에 전압이 유도되기 쉽습니다.

    문제는 이 축전압이 일정 수준 이상이 되면 베어링의 윤활막을 순간적으로 뚫고 축 → 베어링 → 프레임 방향으로 방전 전류가 흐를 수 있다는 점입니다. 이런 현상을 반복하면 베어링 궤도면에 아주 작은 방전 자국이 생기고, 시간이 지나면서 피팅, 플루팅, 소음·진동 증가, 베어링 조기 손상으로 이어질 수 있습니다.

    현장에서는 축과 프레임 사이의 전압 파형을 오실로스코프로 측정하거나 베어링 전류 여부를 확인합니다. 문제가 크다면 축접지링이나 접지 브러시 설치, 절연 베어링 적용, 접지 개선, 차폐 케이블 적절한 접속, 필요 시 dv/dt 필터나 출력 필터 적용 등을 검토합니다.

    즉, 축에서 측정되는 미세 전압은 반드시 절연불량을 의미하는 것이 아니라, 자속 불균형이나 특히 인버터의 고주파 스위칭 때문에 생길 수 있는 축전압이며, 이것이 반복적으로 베어링을 통해 방전되면 베어링 손상과 연결될 수 있다고 이해하면 됩니다.

  • 안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

    축 전압은 인버터의 고속 스위칭과 정전 용량 때문에 발생하죠. 인버터의 출력에 공통 모드 전압이 커지기 때문입니다. 그래서 고주파의 누설 전류가 모터 축으로 유도가 됩니다. 그리고 회전체 내부에 불균일한 자속도 원인이 되니까 정상 절연 상태에서도 전압이 유도될 수가 있는 거죠.

    그래서 이 축 전압은 베어링의 유막을 깨뜨려서 심각한 손상을 일으킬 수가 있습니다. 이게 왜냐하면 전압이 높아지면 베어링 내부에서 방전 부식이 일어나기 때문이죠. 그래서 구슬 표면에 미세한 홈이 생길 수도 있고 소음이 발생하기도 합니다. 좀 더 심하면은 베어링 소손으로 이어지기도 하죠. 그렇기 때문에 결론적으로 접지 브러쉬나 절연 베어링 설치가 필요한 겁니다.

  • 안녕하세요. 이대길 전기기능사입니다.

    모터 내부의 자기장 불균형이나 인버터의 고주파 전압 때문에 모터축에 정전기가 쌓이듯 미세한 축전압이 생길수 있습니다

    이 전압이 커지면 축에서 베어링을 지나 외함으로 전기가 튀면서 기름막을 파괴하고 베어링 표면에 미세한 구멍을 내서 부품을 손상시킵니다