인버터의 출력 주파수는 일정한데 전동기의 회전속도가 주기적으로 변하는 이유는 무엇인가요?

Question

인버터로 구동하는 전동기에서 설정 주파수와 실제 출력 주파수는 일정하게 유지되는데, 축의 회전속도가 주기적으로 빨라졌다 느려지는 현상이 나타나는 경우가 있습니다. 주파수가 변하지 않으면 회전속도도 일정해야 할 것 같지만, 실제로는 부하 변화나 제어 방식, 속도 피드백 신호의 이상 등이 영향을 줄 수 있다고 들었습니다. 특히 벡터제어를 사용하는 설비에서 엔코더 신호가 불안정하거나 토크 제어가 제대로 이루어지지 않으면 이런 현상이 발생할 수 있는지 궁금합니다. 어떤 항목을 우선적으로 확인해야 하나요?

Answer 1

안녕하세요. 최광민 전기기사입니다.

출력 주파수가 일정해도 실제 회전속도는 부하와 제어 방식에 따라 달라질 수 있습니다. 유도전동기는 부하가 변하면 슬립이 달라지므로 회전속도가 변할 수 있습니다. 다만 속도가 주기적으로 크게 변한다면 기계적 부하의 반복 변화, 속도 피드백 신호의 불안정, 인버터의 토크 제어 설정 등을 확인해야 합니다. 먼저 실제 회전속도를 별도 계측기로 측정하고, 인버터의 출력전류와 토크 관련 모니터링값을 함께 확인합니다. 엔코더를 사용하는 설비라면 배선과 커넥터, 펄스 신호 상태도 점검합니다. 가감속 설정이나 제어 이득을 임의로 변경하기보다는 부하 변화와 피드백 이상 여부를 먼저 구분하는 것이 좋습니다.

Answer 2

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

주파수는 일정하다고해도 속도가 흔들리는것은 주로 엔코더 신호가 불안정하거나 토크의 제어가 삐끗하기 때문입니다. 이게 벡터제어 설비에서는 엔코더가 회전속도를 읽어줘야만 하죠. 하지만 노이즈 때문에 펄스가 중간에 끊기면 인버터가 속도를 오판합니다. 그래서 주파수를 똑같이 준다고 해도, 모터의 회전수가 흔들리게 됩니다.

거기다가 기계장치 자체에 주기적으로 부하 변동이 숨어있을수도 있죠. 그러니깐 현장에서는 엔코더 케이블이 노이즈를 타는지 안타는지 제일 먼져 확인을 해주세요. 그리고 실드선 접지 상태나 배선 경로를 체크해보시면서 원인을 파악해야 됩니다. 그리고 저도 비슷한 사례가 한번 있었는데, 엔코더 자체가 3V에서 5V를 쓸만큼 저전압을 쓰게 됩니다. 그런데 어떠한 이유로 전압강하가 일어난다면 엔코더의 전압 불균형으로 인해서 이런 증상이 나타난 사례가 있으니 이런 부분도 참고 되시면 좋겠네요.

Answer 3

안녕하세요. 김경환 전기기사입니다.

인버터의 출력 주파수가 일정한데도 전동기의 회전속도가 주기적으로 변한다면, 주파수 외에 부하와 제어 상태를 함께 확인해 보시는 것이 좋습니다. 유도전동기는 주파수가 일정해도 부하가 변하면 회전속도가 조금씩 달라질 수 있습니다. 부하가 커지면 회전속도가 떨어지고, 부하가 줄어들면 다시 빨라지는 현상이 나타날 수 있습니다. 속도제어 게인 설정이 적절하지 않거나 토크 제어가 불안정한 경우에도 속도 변동이 나타날 수 있습니다. 기계적인 측면에서 보면 베어링 이상, 편심, 주기적으로 변하는 부하 등도 원인이 될 수 있습니다.

Answer 4

안녕하세요. 이대길 전기기능사입니다.

엔코더의 신호가 노이즈 등으로 흔들려 인버터가 속도를 착각하거나 기계 부하가 일정하지 않아 발생합니다 점검할 때는 엔코더 케이블과 접지 상태를 먼저 확인해야 합니다