모터 속도·출력 핵심: 주파수, 슬립, 토크, 전압
요약:
- 속도는 주파수로 정해지고 슬립으로 줄어듭니다.
- 정상 운전에서 슬립 ∝ 1 / 전압²(부하 일정 가정).
- 출력은 토크 × 속도이며, 토크는 전압과 슬립의 함수입니다.
1) 속도 기본
- 동기속도: Ns = 120·f / p
- 실제속도: N = Ns·(1 − s)
- 주파수가 Ns를 직접 바꾸고, 슬립이 커지면 N이 낮아집니다.
2) 토크·슬립·전압의 관계
- 저슬립 영역: T ≈ k · V² · s
→ 부하 토크가 일정하면
s ≈ T_load / (k · V²) ⇒ 전압↓ → 슬립↑. - 단순 모델: T(s) ∝ (s·E2²·R2)/(R2² + (sX2)²), E2 ~ V.
- **임계 슬립(s_k ≈ R2/X2)**에서 최대토크, 고슬립에선 T ∝ V²/s로 감소.
3) 출력은 토크와 속도 둘 다에 좌우
- P_out(kW) = T(N·m) · N(rpm) / 9550
- 슬립이 커져 속도가 떨어지면, 토크가 약간 올라가도 출력은 줄 수 있음.
4) 현장 사례
사례 1 — 컨베이어가 느려진 이유
베어링 마모로 마찰 증가. 슬립 2.2% → 5.1%, 속도 약 3% 감소.
조치: 베어링 교체·정렬.
결과: 슬립 2.4%, 권선온도 −10 °C, 처리량 회복.
사례 2 — 저전압 펌프의 슬립 증가
전압 약 10% 저하 → 토크 약 −19%. 슬립 4% → 6.6%, 유량 불안정.
조치: 케이블 용량 상향, 역률 보정.
결과: 슬립 3.9%, 전류 −12%, 캐비테이션 해소.
사례 3 — 벡터 VFD로 저속 권상 안정화
10–15 Hz 구간에서 스칼라 V/f는 토크가 모자라 슬립 급증.
조치: 벡터제어 + 완만한 가속 램프.
결과: 6개월 무트립, 위치 반복성 ±2 mm.
5) 예방·행동 지침
설계
- 공정에 맞는 극수·기준속도 선정.
- 전압강하 < 3%, 불평형 < 1%, THD < 5% 설계.
- IE3/IE4 모터, 벡터 VFD(저속 토크 필요 시) 채택.
운전
- 정격 대비 전압 ±5% 유지.
- 정격 토크 90% 초과 장시간 운전 지양.
- 슬립·전류·권선온도 추세 기록.
유지보수
- 베어링·벨트·정렬로 기계 저항 최소화.
- 냉각 통로 청결, 팬 회전 방향 확인.
- VFD 파라미터를 명판과 일치시켜 운전.