전동기에서 권선 온도와 외함 온도가 서로 다른 이유는 무엇인가요?

Question

열화상카메라로 모터를 점검하면 외부 온도는 생각보다 높지 않은데 내부 권선은 훨씬 높은 온도일 수 있다고 들었습니다. 같은 모터인데 왜 내부와 외부 온도 차이가 생기는지 궁금합니다. 실제 점검할 때는 어떤 온도를 기준으로 판단하는지도 알고 싶습니다.

Answer 1

안녕하세요. 박현민 전기기능사입니다.

권선은 전류가 직접 흐르는 부분이라 가장 많은 열이 발생합니다. 반면 외함은 내부에서 발생한 열이 전달된 것이기 때문에 권선보다 낮은 온도로 측정되는 경우가 많습니다. 그래서 외함 온도만 정상이라고 해서 내부 권선도 반드시 정상이라고 단정할 수는 없습니다. 실제 현장에서는 외함 온도와 운전전류를 함께ㅐ 확인하고 필요하면 권선 저항이나 절연상태까지 점검해 모터 상태를 종합적으로 판단합니다.

Answer 2

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

열화상 카메라로 측정한 모터 외함이랑 내부 권선의 온도 차이는 내부에서 발생한 열이 절연재를 거쳐서 외부로 방출되는 과정에서 열저항이 발생합니다. 그리고 표면은 팬으로 계속 강제 냉각이 되기 때문인 거죠. 이로 인해서 모터 내부의 권선 온도는 외부 표면보다 10도에서 20도 이상 높게 유지가 되는 겁니다.

현장에서 점검할 때는 외함 온도를 참고하되 모터 명판에 절연 등급에 따른 권선의 허용 온도를 최종 기준으로 판단해야 합니다. 표면 온도가 70도에서 80도여도 내부는 절연 파괴 임계점에 도달했을 수 있습니다. 그러니 내장된 센서 수치를 확인하거나 주위 온도 대비 표면에 온도 상승분을 함께 추적해야 하는 것인거죠.

Answer 3

안녕하세요. 김종식 전기기사입니다.

전동기에서 권선 온도와 외함 온도가 다른 가장 큰 이유는 열이 발생하는 위치와 열이 빠져나가는경로가 다르기 때문입니다.

모터에서 열이 가장 많이 발생하는 곳 중 하나는 내부 권선입니다. 권선에는 전류가 흐르면서 동손이 발생하기 때문에 실제 내부 온도는 상당히 높아질 수 있습니다. 반면 외함은 내부 열이 철심과 프레임을 거쳐 전달된 뒤 냉각팬과 외부 공기에 의해 식혀지는 부분이라 권선보다 온도가 낮게 측정될 수 있습니다.

특히 열화상카메라는 기본적으로 모터 표면 온도만 확인하기 때문에 외함이 60℃라고 해서 내부 권선도 60℃라고 볼 수는 없습니다. 부하가 크거나 냉각 상태가 좋지 않으면 내부 권선과 외함 사이의 온도 차이가 더 커질 수 있습니다.

실제 점검에서는 외함 온도만 보는 것이 아니라 모터 제조사의 허용온도와 절연등급, 운전전류, 주변온도, 온도 상승 추세를 함께 봅니다. 대형 모터나 중요 설비는 권선 내부에 RTD나 온도센서를 설치해 직접 권선 온도를 감시하기도 합니다.

또한 절연등급에 따라 허용할 수 있는 권선 온도가 다르기 때문에 단순히 “몇 도면 이상”이라고 일괄적으로 판단하기는 어렵습니다.

쉽게 말하면 권선은 열이 만들어지는 내부 열원이고, 외함은 그 열이 전달되어 밖으로 빠져나오는 표면입니다. 그래서 열화상카메라의 외함 온도가 정상처럼 보여도 내부 권선 상태까지 완전히 정상이라고 단정해서는 안 됩니다.