전동기에서 운전 중 소음의 주파수를 분석하는 이유는 무엇인가요?

Question

모터에서 소음이 발생하면 단순히 크기만 확인하는 것이 아니라 주파수 분석까지 실시하는 경우가 있다고 들었습니다. 소리만 들어도 이상 여부를 알 수 있을 것 같은데 왜 주파수 분석이 필요한지 궁금합니다. 실제 현장에서는 어떤 고장을 진단하는 데 활용하는지도 알고 싶습니다.

Answer 1

안녕하세요. 박현민 전기기능사입니다.

소음의 주파수를 분석하면 베어링 결함과 회전자 불평형 축정렬 불량 기어 이상 등 고장 원인을 보다 정확하게 구분할 수 있습니다. 같은 크기의 소음이라도 발생 주파수가 다르면 원인이 서로 다을 수 있기 때문입니다. 현장에서는 진동 분석기와 fft분석기를 이요하여 소음과 진동의 주파수를 분석하고 이를 예방정비 자료로 활용하여 설비 고장을 조기에 발견합니다.

Answer 2

안녕하세요. 김경환 전기기사입니다.

모터에서 나는 소리는 여러 소리가 섞여 있기 때문에 사람의 귀 만으로는 정확하게 그 원인을 파악하기는 쉽지가 않습니다. 이 때 주파수 분석을 하게 되면 소리를 여러 주파수 성분으로 나눠서 어떤 주파수가 비정상적으로 커졌는지 확인할 수 있습니다. 현장에서는 진동을 측정하거나 전류, 온도를 같이 확인하기도 합니다.

Answer 3

안녕하세요. 김종식 전기기사입니다.

네, 전동기에서 운전 중 소음의 주파수를 분석하는 이유는 소리의 크기만으로 고장원인을 구분하기

어렵기 때문입니다.

모터 소음은 베어링, 회전체 불평형, 축정렬 불량, 팬, 기어, 전자기력 등 여러 원인에서 발생할 수 있습니다. 귀로 들으면 모두 “웅웅거린다”, “갈리는 소리가 난다” 정도로 비슷하게 느껴질 수 있지만, 실제로는 고장 원인마다 특징적인 주파수 성분이 나타나는 경우가 많습니다.

예를 들어 회전체 불평형은 회전수와 관련된 주파수에서 성분이 크게 나타날 수 있고, 축정렬 불량은 회전주파수의 배수 성분이 나타날 수 있습니다. 베어링 손상은 베어링 고유의 결함 주파수 부근에서 특징적인 신호가 나타나는 경우가 있습니다. 전원이나 자계 문제는 50/60Hz 또는 그 배수와 관련된 소음으로 나타나기도 합니다.

현장에서는 마이크나 진동센서로 신호를 측정한 뒤 FFT 같은 주파수 분석을 통해 어느 주파수 대역이 커졌는지를 확인합니다. 그리고 정상 상태의 데이터나 과거 추세와 비교해서 베어링 열화, 불평형, 정렬 불량, 기계적 공진, 전자기적 이상 등을 구분하는 데 활용합니다.

즉, 주파수 분석은 단순히 “소음이 커졌다”를 보는 것이 아니라, 어떤 원인 때문에 소음이 발생했는지를 구체적으로 찾기 위한 진단 방법이라고 이해하면 됩니다.

Answer 4

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

일단 모터에서 나는 소음은 단순히 전체 크기만 측정해서는 원인을 알아내기가 쉽지 않습니다. 실제로 모터에서 소음을 내는 원인이 여러가지가 있기 때문이죠. 그래서 주파수를 분석을 해보면 회전수 또는 전원의 주파수 또는 베어링 구름 요소의 개수랑 연동이 돼서 고유 주파수 성분을 분리할 수 있습니다. 그래야 정확히 어떤 부품에 이상이 생긴 건지 원인을 구분할 수 있죠.

현장에서는 회전수 성분으로 언밸런스나 축 힘을 잡아낼 수 있습니다. 또는 전원 주파수의 성분으로는 철심 마찰이나 자속 불균형 같은 결함을 진단할 수도 있죠. 이렇게 주파수 분석을 거쳐야 명확히 어떤 부분이 고장이 났고, 교체를 해야 되는지 원인을 알 수 있으니까 시운전 착오를 줄일 수가 있는 것입니다.

Answer 5

안녕하세요.

소음의 크기만 측정하면 이상 유무는 알 수 있어도 원인을 구분하기 어려울 수 있습니다. 주파수 분석을 하면 회전속도나 베어링 결함 등과 관련된 특정 주파수 성분을 확인할 수 있어서 고장의 원인을 추정하는 데 도움이 됩니다