전동기에서 기계적 부하가 갑자기 증가하면 전류가 증가하는 이유는 무엇인가요?

Question

펌프나 팬을 운전하던 중 밸브 상태나 설비 조건이 바뀌면서 기계적인 부하가 갑자기 증가하면 전동기 전류도 함께 상승하는 것을 볼 수 있습니다. 전원에서 공급되는 전압은 그대로인데 기계적인 저항이 증가한 것만으로 전류가 증가하는 원리가 궁금합니다. 전동기에서 부하와 전류가 어떤 관계를 가지는지도 알고 싶습니다.

Answer 1

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

부하가 늘어나면은 회전 속도가 줄어들면서 모터 내부의 역전압이 떨어지기 때문입니다. 왜냐하면은 모터는 돌아갈 때 전류를 막아주는 역전압을 만듭니다. 그런데 속도가 줄어들면 이 방어막이 얇아지게 됩니다. 거기다가 전원의 전압과의 차이가 벌어지면서 전기를 훨씬 많이 끌어오게 됩니다.

결국에는 모터는 무거워진 부하를 밀어내기 위해서 스스로 전류를 늘립니다. 왜냐하면은 유도 모터 속도가 떨어지면은 내부의 전자식이 강해져서 전류가 자동으로 치솟기 때문이죠. 그래서 이렇게 증가한 전류가 더 큰 회전 힘을 만들어서 바뀐 부하 무게를 쳐내게 됩니다.

Answer 2

안녕하세요. 김경환 전기기사입니다.

기계적인 부하가 증가하면 전류가 증가하는 이유는 전동기가 더 큰 회전력을 만들어야 하기 때문입니다. 유도전동기는 부하가 커지면 회전속도가 아주 조금 떨어지면서 전동기 내부의 슬립이 증가하게 됩니다. 슬립이 증가하면 회전자에 유도되는 전류가 커지고, 이 영향으로 고정자에서 더 많은 전류를 공급받게 됩니다. 결국 전동기는 증가한 부하를 이겨내기 위해서 더 많은 전기 에너지를 받아 더 큰 토크를 만들어내는 것입니다.

Answer 3

안녕하세요. 김종식 전기기사입니다.

네, 전동기에서 기계적부하가 증가하면 전류가 증가하는 이유는 더큰 부하토크를 만들기 위해 모터가 더 많은 전력을 받아야 하기 때문입니다.

유도전동기를 기준으로 보면 부하가 커지면 회전속도가 아주 조금 떨어지고 슬립이 증가합니다. 그러면 회전자에 유도되는 전류가 커지고, 그 결과 더 큰 전자기토크를 만들게 됩니다. 이 과정에서 고정자 전류도 함께 증가합니다.

즉, 전압이 그대로여도 모터가 더 많은 기계적 출력을 내야 하므로 입력전류가 증가하는 것입니다. 기본적으로 전동기 출력은 토크 × 회전속도와 관계가 있기 때문에, 회전속도가 거의 일정한 상태에서 필요한 토크가 커지면 입력전력과 전류도 증가하게 됩니다.

예를 들어 펌프의 압력조건이 변하거나 컨베이어에 물건이 많이 실려 부하가 커지면 모터는 그 저항을 이기기 위해 더 큰 토크를 발생시키고 전류가 올라갑니다. 반대로 부하가 줄어들면 필요한 토크가 감소하면서 전류도 내려갑니다.

다만 전류가 정격 이상으로 장시간 유지된다면 단순한 정상 부하변화인지, 베어링 마찰, 펌프 막힘, 축정렬 불량, 설비 걸림 같은 비정상적인 기계부하인지 확인해야 합니다.

즉, 기계적 부하 증가 → 필요한 토크 증가 → 슬립 증가 → 모터가 더 많은 전류를 끌어감의 관계라고 이해하면 됩니다.

Answer 4

안녕하세요. 이대길 전기기능사입니다.

모터에 부하가 걸려 회전 속도가 살짝 느려지면 모터 스스로 전기를 튀겨내며 정방향 전기를 막아주던 '역기전력'이라는 반대 전압이 줄어들게 됩니다 그 결과 들어오는 전기와 막아주는 전기 사이의 차이가 커져서 힘을 더 내기 위해 전선으로 전기가 훨씬 더 많이 흘러들어오며 전류가 증가합니다

Answer 5

안녕하세요. 박현민 전기기능사입니다.

전동기는 부하에 필요한 기계적 토크를 만들기 위해 전력을 공급받습니다. 부하토크가 증가하면 전동기는 회전속도가 순간적으로 떨어지면서 슬립이 증가하고, 이에 따라 회전자에 유도되는 전류와 토크가 증가합니다. 이 과정에서 고정자에서도 더 많은 유효전력을 공급하기 위해 입력전류가 증가합니다. 따라서 전압과 주파수가 일정한 유도전동기에서는 일반적으로 기계적 부하가 증가할수록 입력전류도 증가합니다. 과도한 부하는 전동기 발열 증가로 이어질 수 있습니다.