전동기에서 회전자 편심(Eccentricity)을 조기에 발견해야 하는 이유는 무엇인가요?

Question

전동기는 회전자와 고정자 사이의 공극이 매우 중요하다고 배웠습니다. 그런데 회전자가 중심에서 조금만 벗어나도 편심이 발생할 수 있다고 들었습니다. 초기에는 정상적으로 운전되는 것처럼 보여도 왜 편심을 빨리 발견해야 하는지 궁금합니다. 실제 현장에서는 어떤 증상으로 편심을 의심하고 점검하는지도 알고 싶습니다.

Answer 1

안녕하세요. 박현민 전기기능사입니다.

회전자 편심이 발생하면 공극이 일정하지 않아 자속 불균형이 생기고 진동과 소음 전류 불평형이 점차 증가할 수 있습니다. 장기간 방치하면 베어링 마모가 빨라지고 심한 경우 회전자와 고정자가 접촉하여 크 고장으로 이어질 수 잇습니다. 현장에서는 진동 분석과 전류 불평형 측정 베어링 온도 확인을 실시하며 계획예방정비시 공극과 축정렬 상태를 함께 점검하여 초기 편심을 발견하고 조치합니다.

Answer 2

안녕하세요. 김종식 전기기사입니다.

전동기에서 회전자 편심을 조기에 발견해야 하는 이유는, 회전자와 고정자 사이의 공극이 불균일해지면서 자기력과 기계적 하중이 한쪽으로 치우칠 수 있기 때문입니다.

편심이 생기면 회전자가 고정자 중심에서 벗어나 공극이 한쪽은 좁고 반대쪽은 넓어집니다. 그러면 자기 흡인력이 균일하지 않게 되어 진동, 소음, 베어링 하중 증가, 전류 불균형 등이 나타날 수 있습니다. 초기에는 운전이 가능하더라도 상태가 심해지면 회전자와 고정자가 접촉하는 로터 러빙(Rotor Rubbing)으로 이어져 큰 손상을 만들 수 있습니다.

원인은 보통 베어링 마모, 축 휨, 베어링 하우징 이상, 조립 불량, 기초 변형 등이 있습니다. 특히 베어링 유격이 커지면 회전자가 중심을 유지하지 못해 편심이 발생하기 쉽습니다.

현장에서는 진동 증가, 특정 주파수 성분 증가, 비정상적인 웅웅거림, 공극 불균형, 베어링 온도 상승 등을 통해 편심을 의심합니다. 정밀점검 시에는 공극 측정, 축 런아웃 측정, 베어링 유격 확인, 진동 주파수 분석 등을 실시합니다.

즉, 회전자 편심은 처음에는 작은 진동 문제처럼 보여도 베어링 손상과 로터·고정자 접촉까지 발전할 수 있기 때문에 초기에 발견하는 것이 중요하다고 이해하면 됩니다.

Answer 3

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

회전자 편심을 조기에 잡아야 하는 이유는 공급의 불균형이 전자기적 인력을 한쪽으로만 쏠리게 만들기 때문입니다. 왜냐하면 공극이 좁아진 쪽으로 강한 끌어당김이 발생합니다. 그래서 축과 베어링에 과도하게 하중이 쏠리죠. 게다가 이 상태를 방치하면 회전자가 고정자 내벽을 직접 긁어 버리는 소음 사고로 이어질 수가 있습니다. 그래서 초기 미세할 때 잡지 않으면 권선과 철심이 단번에 박살나게 되는 거죠.

그래서 현장에서는 특정한 소음이랑 진동 증상을 보고 편심을 의심합니다. 우선 전원을 넣었을 때 웅 하는 전자기적 맥동 소음과 함께 두 배의 전원 주파수 진동이 크게 튀어오릅니다. 그리고 부하를 걸었을 때 진동 폭이 급격히 커지고 베어링 온도가 솟구치게 되죠. 그래서 진동 분석기나 열화상 측정으로 주파수 신호를 포착해서 주기적으로 정비를 하는 게 중요한 거예요.