3상 전원에서 한 상만 끊어지면 모터는 왜 위험한가요?

Question

전동기 공부를 하다 보니 결상이라는 용어가 자주 나오는데, 3상 중 한 가닥만 끊어진 것뿐인데도 모터가 손상될 수 있다고 해서 궁금합니다. 전원이 일부만 없어지는 것인데 왜 전류가 더 커지고 과열까지 발생하는지 쉽게 설명 부탁드립니다.

Answer 1

안녕하세요. 박현민 전기기능사입니다.

3상 모터는 세개의 전원이 균형을 이루면서 회전합니다. 그런데 한 상이 끊어지면 정상적인 회전자계가 만들어지지 않아 모터가 제대로 회전하지 못하게 됩니다. 이 상태에서는 남아 있는 두 상에 전류가 집중되어 평소보다 큰 전류가 흐를수 있습니다. 결국 권선 온도가 급격히 올라가 절연이 손상되고 모터가 타는 경우도 있습니다. 그래서 현장에서는 결상보호 기능이 있는 eocr이나 보호계전기를 사용해 이런 사고를 예방합니다.

Answer 2

안녕하세요. 김종식 전기기사입니다.

네, 3상 모터에서 한 상이 끊어지는 결상상태는 생각보다위험합니다.

정상적인 3상 전원에서는 세 상이 균형을 이루면서 회전자계를 만들고 모터를 돌립니다. 그런데 한 상이 끊어지면 이 균형이 무너지면서 남은 두 상에 전류가 더 많이 흐르게 됩니다. 모터는 같은 부하를 계속 돌리려고 하기 때문에 남은 상의 전류가 증가하고 권선 발열도 커집니다.

특히 운전 중 결상이 발생하면 모터가 바로 멈추지 않고 계속 도는 경우도 있습니다. 겉으로는 돌아가고 있어서 정상처럼 보이지만 내부에서는 전류 불평형과 과열이 계속 진행돼 권선 절연이 열화되거나 결국 소손될 수 있습니다.

정지된 모터를 결상 상태에서 기동하려 하면 더 위험합니다. 정상적인 회전자계를 만들기 어려워 모터가 제대로 돌지 못하면서 큰 전류만 계속 흐를 수 있습니다.

그래서 현장에서는 EOCR, 결상계전기, 모터보호계전기 등을 사용해 한 상이 끊어지거나 전류 불평형이 커지면 모터를 빠르게 정지시키도록 합니다.

쉽게 말하면 3명이 나눠서 하던 일을 한 명이 빠지면서 나머지 두 명에게 부담이 몰리는 것과 비슷하다고 보면 됩니다.

Answer 3

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

3상 모터에 들어가는 3상 전원 중에서 한상의 전원이 끊어지는 현상을 결상이라고 합니다. 그리고 3상의 전원이 균형을 이루면서 회전자계를 만들어내고 있는 상태인데, 이때 하나의 상이 사라지면, 모터는 정상적인 회전력을 잃게 됩니다. 그래서 단상 전원만으로 억지로 돌아가는 불균형 상태에 빠지게 되는것이죠.

이때 모터는 기존의 출력을 유지하려 합니다. 그래서 남은 두개의 전원선으로 평소보다 많은 전류를 끌어 당깁니다. 그래서 과도하게 늘어난 전류로인해서 모터의 권선내부에 열이 급속하게 올라갑니다. 또, 이 과열 상태가 지속되면은 권선의 절연이 파괴가 되면서 모터가 까맣게 타버리는 원인이 되는 겁니다.