전동기에서 축전류(Shaft Current)를 방치하면 어떤 문제가 발생하나요?

Question

인버터를 사용하는 전동기에서는 축전류가 발생할 수 있다고 들었습니다. 처음에는 전류가 매우 작기 때문에 큰 문제가 없을 것 같았는데, 장기간 방치하면 베어링 손상으로 이어질 수 있다고 하더라고요. 축전류가 어떤 원리로 베어링을 손상시키는지 궁금합니다. 실제 현장에서는 이를 예방하기 위해 어떤 방법을 적용하는지도 알고 싶습니다.

Answer 1

안녕하세요. 박현민 전기기능사입니다.

축전류는 회전축과 베어링 사이를 반복적으로 통과하면서 베어링 표면에 미세한 방전 흔적을 남깁니다 이러한 방전이 반복되면 베어링 궤도면에 피팅과 플루팅이 발생하여 진동과 소음이 증가하고 결국 베어링 수명이 크게 단축될 수 있습니다 현장에서는 절연 베어링과 축척지 브러쉬를 적용하고 출력 리액터나 dv/dt 필터를 설치하여 축 전류를 줄입니다 또한 정기적인 진동 분석과 베어링 온도 점검을 통해 초기 이상을 조기에 발견하여 예방 정비를 실시합니다

Answer 2

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

축 전류를 방치하면 베어링 내부에 전기적인 부식이 발생해서 소음과 파손을 일으킬 수 있습니다. 축에 누적된 전압이 회전 부품 사이에 윤활유 막을 뚫고 정전기 방전을 일으키기 때문이죠. 거기다가 불꽃 방전이 반복되면은 베어링 구슬과 외균 표면에 미세한 홈이 패이게 되죠. 그러면 결국 진동이 심해지면서, 모터가 타거나 구동부가 고장이 날 수 있습니다.

현장에서는 축 접지 브러쉬나 절연 베어링을 설치해서 예방하고 있습니다. 잔류 전류를 외부로 안전하게 빼 주거나 전기가 흐르는 길 자체를 차단해야 되기 때문이죠. 거기다가 인버터 출력 측에 출력 필터를 달아서 고주파의 전압을 줄이기도 하고요. 결론적으로 설비 환경에 맞춘 차단 대책을 적용해서 베어링의 수명을 보호하는 거라고 이해해 주시면 좋겠습니다.

Answer 3

안녕하세요. 김경환 전기기사입니다.

인버터 전동기에서 축전류가 발생하는 가장 큰 이유는 인버터의 빠른 스위칭으로 인해 순간적인 공통모드 전압이 생기기 때문인데요.. 문제는 이 전압이 어느 정도 이상 올라가게 되면 베어링 안쪽의 얇은 윤활유 막을 뚫고 순간적으로 전기가 흐를 수 있기 때문 입니다. 이때 아주 작은 불꽃 방전이 일어나면서 베어린 금속표면을 미세하게 깍아내게 되는데 이러한 현상이 반복이 되면 베어링의 궤도면에 작은 구멍과 흠집이 생기게 됩니다. 결국 베어링에서 소음과 진동이 발생하거나 수명이 크게 줄어들 수도 있습니다.