전동기는 왜 정격전압보다 낮은 전압에서 오래 운전하면 안 되나요?

Question

전동기는 정격전압으로 사용하는 것이 좋다고 배우는데 만약 공급전압이 조금 낮아져도 그냥 출력만 조금 줄어드는 것 아닌가 하는 생각이 들었습니다. 그런데 저전압 상태가 계속되면 전동기가 더 뜨거워지고 고장이 날 수 있다고 해서 이유가 궁금합니다. 전압이 낮은데 왜 오히려 전류는 증가하는지도 쉽게 설명 부탁드립니다.

Answer 1

안녕하세요. 김종식 전기기사입니다.

전동기는 정격전압보다 낮은 전압에서 오래 운전하면서 권선과열로 인해 수명이 짧아지거나 고장이 발생할 수 있습니다.

이유는 전압이 낮아지면 전동기의 토크가 감소하기 때문입니다. 그런데 부하가 그대로라면 부족한 토크를 유지하기 위해 전동기가 더 많은 전류를 끌어오게 됩니다. 전류가 증가하면 권선에서 발생하는 열이 크게 늘어나 권선 온도가 상승하고 절연이 빠르게 열화됩니다.

또한 저전압 상태에서는 기동토크도 감소해 전동기가 쉽게 출발하지 못하거나 기동 시간이 길어질 수 있습니다. 이 과정에서도 큰 전류가 오래 흘러 과열 위험이 더욱 커집니다.

따라서 공급전압이 지속적으로 낮다면 전원 전압을 정상 범위로 유지하고, 전압강하 원인(전선 굵기 부족, 긴 배선, 과부하 등)을 점검해야 합니다. 필요한 경우 전선 증설, 부하 분산, 변압기 탭 조정 등의 방법으로 개선합니다.

즉, 저전압에서는 출력만 감소하는 것이 아니라 필요한 토크를 유지하기 위해 전류가 증가하고, 그 결과 권선 과열과 절연 열화가 발생하는 것이 가장 큰 문제입니다.

Answer 2

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

전동기는 공급 전압이 낮아지더라도 기존 출력을 유지하려고 부족한 전압만큼 전류를 끌어 씁니다. 그렇기 때문에 전압과 반대로 전류가 증가합니다. 전류가 늘어나면 권선 내부 저항에 의한 발열이 급격히 커지게되고, 고온으로 인한 절연 파괴가 일어나 전동기가 상할수가 있습니다. 저전압 운전 시에 단순히 출력이 약간 줄고 끝나는 게 아니라 전류 상승으로 인한 열 피해가 훨씬 더 치명적으로 작용하는 것인거죠. 그러니 전동기의 수명과 안전을 위해서라도, 정격전압을 맞춰서 모터를 구동하는게 안전합니다.

Answer 3

안녕하세요. 박현민 전기기능사입니다.

전동기는 일정한 출력을 유지하려는 특성이 있습니다. 공급전압이 낮아지면 같은 일을 하기 위해 더 많은 전류를 흘리려고 합니다.

전류가 증가하면 권선에서 발생하는 동손도 함께 증가합니다. 동손은 전류의 제곱에 비례하기 때문에 전류가 조금만 증가해도 발열은 크게 늘어날 수 있습니다.

또 전압이 낮아지면 기동토크도 감소합니다. 무거운 부하에서는 회전속도가 떨어지고 슬립이 증가하면서 전류가 더 커지는 악순환이 생길 수 있습니다.

이 상태가 오래 지속되면 권선 절연이 열화되고 결국 전동기 수명이 짧아질 수 있습니다. 그래서 현장에서는 전압강하가 계속 발생하지 않도록 케이블 용량과 전원 상태를 함께 관리합니다.