전동기의 기동토크가 부족하면 기동 중 전류가 오래 지속되는 이유는 무엇인가요?

대형 펌프나 팬을 기동할 때 전동기에서 큰 기동전류가 발생하는 것은 알고 있지만, 기동토크가 충분하지 않으면 전동기가 정상속도까지 올라가는 데 오랜 시간이 걸릴 수 있다고 들었습니다. 이 경우 큰 전류가 짧게 흐르는 것이 아니라 오랫동안 지속되어 전동기가 과열될 수도 있다고 하는데, 기동토크와 기동시간 및 전동기 발열이 서로 어떤 관계가 있는지 궁금합니다.

5개의 답변이 있어요!

  • 안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

    기동 토크가 모자라면은 속도가 올라가지 못합니다. 그래서 전류를 줄여주는 역전압이 안 생기기 때문이죠. 모터는 정지 상태에서 가장 큰 기동 전류를 끌어씁니다. 근데 회전 속도가 정상화되어야만 전류가 확 줄어들게 되죠. 거기다가 부하 무게를 이기지 못해서 굼뜨게 돌아간다면 이 대전류 구간이 길어지게 됩니다.

    결국에는 멈춰 있는 시간이 늘어날수록 코일의 열이 폭발적으로 누적되는 구조입니다. 또 큰 전류가 오래 흐를수록 모터 내부의 열 손실이 가파르게 치솟아서 절연을 태워 버립니다. 그리고 현장에서는 와이델타 기동이나 인버터를 적용해서 기동 전류 부담을 줄이고 적정한 기동 토크를 확보해서 모터를 보호하는 거죠.

  • 안녕하세요. 김경환 전기기사입니다.

    전동기의 기동토크가 부족하면 전동기가 부하를 충분히 가속하지 못하기 때문에 기동시간이 길어지게 됩니다. 전동기는 정지 상태에서 회전하기 시작할 때 큰 기동전류를 끌어가는데, 정상속도에 가까워질수록 전류가 점차 감소하게 됩니다. 그런데 기동토크가 부족하면 회전속도가 빠르게 올라가지 못하고 저속 상태에 계속 머물게 됩니다. 이때 전동기는 계속해서 큰 전류를 소비하는 상태가 길게 유지 될 수 있습니다. 전동기에서 발생하는 동손은 전류의 제곱에 비례하기 때문에 기동시간이 길어질 수록 권선의 발열도 크게 증가하게 되는 것입니다.

  • 안녕하세요. 이대길 전기기능사입니다.

    전동기는 정상 속도에 도달해야 전류가 줄어드는데, 힘(기동토크)이 부족하면 무거운 부하 때문에 속도가 천천히 올라가며 큰 기동전류가 계속 흐르게 됩니다 이렇게 평소보다 몇 배나 큰 전류가 오래 흐르면 전동기 내부에서 엄청난 열이 발생하여 기계가 쉽게 과열되거나 고장 날 수 있습니다

  • 안녕하세요. 박현민 전기기능사입니다.

    전동기가 정상속도에 도달하려면 발생하는 기동토크가 부하토크보다 충분히 커야 합니다. 기동토크가 부족하면 가속도가 작아져 정격속도까지 올라가는 시간이 길어집니다. 이때 전동기는 정상운전보다 큰 전류를 오랜 시간 동안 소비하기 때문에 권선의 동손과 발열이 증가합니다. 따라서 대형 전동기의 기동에서는 단순히 기동전류의 크기뿐만 아니라 부하의 기동토크와 관성, 가속시간까지 함께 검토해야 합니다.

  • 안녕하세요. 김종식 전기기사입니다.

    네, 기동토크가 부족하면 모터가 빨리 가속하지못해 큰 기동전류가 흐르는 시간이길어지고, 그만큼 발열도 크게 증가할 수 있습니다.

    전동기가 정지 상태에서 출발할 때는 회전속도가 낮아 큰 전류가 흐릅니다. 정상적으로 기동토크가 충분하면 모터가 빠르게 가속하면서 전류도 점차 정상 운전전류 수준으로 내려갑니다. 그런데 부하가 요구하는 토크에 비해 모터의 기동토크가 부족하면 회전수가 천천히 올라가거나 특정 속도에서 가속하지 못하게 됩니다.

    이때 모터는 계속 기동에 가까운 큰 전류를 유지하게 됩니다. 권선 발열은 전류의 제곱에 비례하는 I²R 손실의 영향을 크게 받기 때문에, 높은 전류가 몇 초가 아니라 수십 초 지속되면 권선 온도가 빠르게 상승할 수 있습니다. 심하면 과부하계전기나 차단기가 동작하거나 권선 절연수명이 줄어들 수 있습니다.

    대형 펌프나 팬에서는 밸브·댐퍼 상태, 회전체 관성, 베어링이나 부하의 기계적 저항, 전압강하, Y-Δ 전환조건, 소프트스타터·인버터의 기동토크 설정 등을 확인해야 합니다. 특히 기동 중 전압이 크게 떨어지면 모터가 낼 수 있는 토크도 감소해 기동시간이 더 길어지는 악순환이 생길 수 있습니다.

    현장에서는 기동전류의 크기만 보지 말고 기동전류가 몇 초 동안 지속되는지와 회전수가 정상속도까지 올라가는 시간을 함께 확인하는 것이 중요합니다.

    즉, 기동토크 부족 → 가속 지연 → 큰 전류 지속시간 증가 → I²R 발열 증가 → 과열·트립 가능성 증가의 관계라고 이해하면 됩니다.