전동기에서 회전자 바가 손상되면 어떤 증상이 나타나나요?

Question

유도전동기의 회전자에는 여러 개의 도체 바가 들어 있는 것으로 알고 있습니다. 그런데 이 회전자 바가 일부 손상되면 모터가 완전히 멈추는 것이 아니라 계속 운전되는 경우도 있다고 들었습니다. 회전자 바가 손상되면 어떤 증상이 나타나는지, 실제 현장에서는 어떻게 진단하는지도 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 박현민 전기기능사입니다.

회전자 바가 손상되면 기동토크가 감소하고 운전 중 진동과 소음이 증가할 수 있습니다. 또한 부하가 커질수록 회전 속도가 불안정해지거나 전류 불평형이 나타나는 경우도 있습니다. 현장에서는 전류 파형 분석이나 진동 측정 열화상 점검등을 통해 회전자 이상 여부를 진단합니다. 초기 손상을 발견하면 큰 고장을 예방하는 데 도움이 됩니다.

Answer 2

안녕하세요. 김종식 전기기사입니다.

네, 유도전동기의 회전자 바가 일부 손상되어도 모터가 바로 멈추지 않을 수 있습니다. 다만 토크가 불안정해지고 진동·발열 같은 이상이 점차 나타날 수 있습니다.

회전자 바가 끊어지거나 균열이 생기면 회전자에 흐르는 전류가 고르게 분포하지 못합니다. 그 결과 출력 토크가 떨어지고 회전이 미세하게 불안정해지며, 진동이나 소음이 증가할 수 있습니다. 부하가 걸렸을 때는 평소보다 힘이 부족하거나 기동시간이 길어지는 증상이 나타나기도 합니다.

또 같은 일을 하기 위해 모터가 더 많은 전류를 필요로 하면서 전류가 증가하거나 상전류가 불균형하게 보일 수 있고, 회전자와 고정자의 발열도 커질 수 있습니다. 손상이 심해지면 과열과 효율 저하가 계속 진행돼 다른 부품까지 영향을 받을 수 있습니다.

현장에서는 외관만으로 확인하기 어렵기 때문에 진동 측정, 운전전류 비교, 기동시간과 온도 변화 확인 등을 먼저 합니다. 좀 더 정확하게는 전류 파형을 분석하는 모터 전류 시그니처 분석(MCSA)을 이용해 회전자 바 손상에서 나타나는 특징적인 주파수 성분을 확인하기도 합니다.

정리하면 회전자 바 손상 → 토크 불균형 → 진동·소음 증가 → 전류와 발열 증가 → 출력 및 효율 저하로 이어질 수 있습니다. 모터가 계속 돌아간다고 정상이라고 보기 어려운 고장 중 하나입니다.

Answer 3

안녕하세요. 김경환 전기기사입니다.

농형 유도전동기의 회전자 바가 일부 파손이 되어도 모터가 즉시 정지하지 않는 경우가 많이 있습니다. 그래서 초기에는 그냥 운전되는 것처럼 보이기도 하죠. 나머지 바들이 전류를 분담하기 때문에 회전자 전체가 완전히 기능을 잃어 버리지는 않습니다. 다만 끊어진 바에 흐르던 전류가 주변의 정상 바에 더 많이 분담된다는 것입니다. 이로 인해서 국부적인 발열과 전자기적 불평형이 발생하고, 고장이 진행되면 다른 바까지 손상이 될 수 있습니다.

Answer 4

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

유도 전동기에 회전자 바가 손상이 되면은 토크가 떨어지고 정격 속도가 미달되게 됩니다. 그리고 주기적인 전류 맥동과 정상적이지 않은 웅웅거리는 진동과 소음이 발생하게 됩니다. 바 일부가 단선이 되도 2차 회로가 유지돼서 모터는 계속 돌 겁니다. 하지만 회전의 균형이 깨지면서 슬립이 갑자기 급하게 증가하게 되고 회전력에 강한 맥동이 발생하게 되는 거죠.

현장에서 점검할 때는 먼저 모터에 전류 분석기로 운전 전류 주파수 스펙트럼을 측정합니다. 그래서 슬립 주파수 성분을 분석해야 되죠. 손상이 의심되면 정지 상태에서 모터축을 조금씩 돌리면서 상별로 인덕턴스 변동을 측정합니다. 그래서 회전자 내부에 바 단선 상태를 판별하는 거죠.