전동기를 장시간 저속으로 운전하면 왜 과열될 수 있나요?

Question

인버터를 이용하면 모터 속도를 자유롭게 조절할 수 있는데 너무 낮은 속도로 오래 운전하면 모터 온도가 올라갈 수 있다고 들었습니다. 회전이 느리면 오히려 부담이 적을 것 같은데 왜 과열이 발생하는지 궁금합니다. 어떤 원리 때문인지 쉽게 설명해 주시면 좋겠습니다.

Answer 1

안녕하세요. 박현민 전기기능사입니다.

일반 전동기는 회전하면서 뒤쪽 냉각팬도 함꺠 회전해 내부 열을 식혀 줍니다.그런데 저속 운전을 오래하면 냉각팬도 천천히 들기 떄문에 냉각 성능이 크게 떨어질 수 있습니다. 반면 모터 내부에서는 계쏙 열이 발새하기 떄문에 열이 충분히 빠져나가지 못하면 온도가 점점 올라갑니다. 그래서 장시간 저속 운전이 필요한 섭지는 별도의 강제 냉각팬을 설치하거나 저속 운전에 적합한 모터를 사용하는 경우가 많습니다.

Answer 2

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

인버터로 속도를 줄이고 장시간동안 저속운전을 할때 모터자체가 과열이 되는 원인은 모터 축에 직접적으로 연결이 되서, 같이 돌던 냉각팬의 풍량이 급격하게 줄어들기 때문입니다. 범용 유도 전동기내부에 팬은 속도에 비례해서 회전합니다. 근데 회전수가 절반 이하로 떨어지면, 냉각 풍량은 자승과 삼승으로 대폭 감소합니다. 그래서 내부에서 발생하는 열을 밖으로 배출하지 못하게 되죠.

그리고 인버터 구동시에 저속인 영역에서고 코일에 정격 전류에 가까운 전류가 흐릅니다. 그래서 내부 저항에 의해 줄열이 지속적으로 발생하는 점도 원인이 됩니다. 풍량이 부족하고 지속적으로 발열이 더해지면 모터의 권선 온도가 상승하게 됩니다. 그러면 절연이 파괴가 되는 거죠. 그래서 저속 운전이 빈번한 공정에서도 자체 팬 대신에 별도 전원으로 구동되는 냉각 팬을 설치하거나 인버터 전용 모터를 사용하는 것입니다.