전동기 베어링 전류는 왜 인버터 사용 시 문제가 될 수 있나요?

Question

인버터로 전동기 속도를 제어하는 설비에서 모터 자체의 전압과 전류는 정상인데 베어링이 예상보다 빨리 손상되는 경우가 있다고 합니다. 단순한 윤활 부족이나 정렬 문제로 생각하기 쉬운데 인버터의 고주파 성분 때문에 모터 축과 프레임 사이에 전압이 발생하고 베어링을 통해 전류가 흐를 수도 있다고 들었습니다. 이런 현상이 발생하는 원리와 예방 방법이 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 박현민 전기기능사입니다.

인버터의 PWM 스위칭으로 인해 모터 내부에 공통모드 전압이 발생하면 축에 전압이 형성되고 베어링을 통해 방전전류가 흐를 수 있습니다. 반복적인 방전은 베어링 레이스에 미세한 손상을 만들고 장기간에는 플루팅이나 이상진동의 원인이 될 수 있습니다. 현장에서는 인버터와 모터의 접지 및 케이블 구성을 적절히 하고, 필요하면 절연베어링이나 축 접지장치 등을 적용해 전류가 베어링을 통하지 않도록 합니다.

Answer 2

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

인버터를 쓰실 때 베어링이 일찍 깨지는 것은 고주파 스위칭으로 생기는 축 전압 때문이죠. 왜냐하면은 인버터는 전압을 빠르게 껐다 켜면서 모터를 제어하기 때문이죠. 그런데 이때 발생하는 고주파 노이즈가 모터 축이랑 프레임 사이에서 미세하게 전압을 차오르게 만듭니다.

이 전압이 점점 높아지다가 결국에는 베어링에 기름 막을 뚫고 한 번에 터져 나옵니다. 거기다가 전기가 튀면서 베어링 내부의 금속을 아주 미세하게 깎아 먹게 되죠. 따라서 이걸 막으려면은 모터 축의 접지링을 달아서 축전압을 외부로 빼낼 필요가 있습니다. 그게 아니면은 절연 베어링을 쓰셔서 전류가 못 흐르게 끊어 주시는 게 좋은 방법이고요.