유도전동기가 무거운 부하를 돌릴수록 더 많은 전류를 소비하는 이유, 궁금하지 않으셨나요? 이 현상은 단순한 현상이 아니라, 유도전동기의 구조적 특성 때문입니다.
사례 1: 컨베이어 모터가 갑자기 과전류를?
오하이오의 한 포장 공장에서, 평소에는 정상적으로 작동하던 컨베이어 벨트가 어느 비 오는 날 정격의 두 배 전류를 소비하며 느려졌습니다.
알고 보니 젖은 제품이 벨트에 붙어 토크가 증가했고, 모터는 이를 견디기 위해 더 많은 전류를 끌어다 사용한 것입니다.
유도전동기의 기본 작동 원리
- 고정자에 전류가 흐르면 회전 자기장이 형성됩니다.
- 이 자기장이 회전자에 유도 전류를 발생시킵니다.
- 회전자 자기장과 고정자 자기장이 상호작용하여 토크가 발생합니다.
즉, 더 큰 토크가 필요하다 → 더 큰 전류가 흐른다는 공식이 성립됩니다.
왜 토크가 증가하면 전류도 증가할까?
- 부하 증가 → 회전자 슬립 증가
- 슬립 증가 → 유도 전류 증가
- 유도 전류 증가 → 고정자 전류 증가
- 결과적으로 더 큰 토크를 만들기 위해 더 큰 전류가 필요
공식으로 요약하면?
- 토크 ∝ 회전자 전류(I2)
- I2 증가 → 고정자 전류(I1)도 증가
- → 결과적으로 토크 ∝ 전류
사례 2: 에어 컴프레서 기동 시 과전류
텍사스의 한 자동차 정비소에서는 에어 컴프레서를 교체한 후, 기동 시 정격의 6배 전류가 흐르며 차단기가 작동되는 현상이 발생했습니다.
이는 초기 기동 시 내부 압력을 이겨내기 위한 큰 토크가 필요했고, 모터는 이를 위해 높은 전류를 소비한 것이었습니다.
토크-전류 비례가 잘 드러나는 상황
- 점도 높은 유체를 처리할 때
- 기동 시 부하가 큰 경우
- 직입기동(DOL) 방식 사용 시
- VFD가 없는 시스템
실무에서 사용하는 예방 전략
- 예상 부하에 맞는 모터 용량 선정
- 인버터 또는 소프트스타터 사용
- 급격한 부하 변동 방지
- 전류 센서로 모니터링
- 토크/전류 로그 기록으로 패턴 분석
- 베어링, 정렬 등 기계적 이상 사전 점검
전류는 단순한 숫자가 아니라, 토크에 대한 반응입니다. 전류가 오르면, 그건 모터가 더 많은 일을 하고 있다는 신호일 수 있습니다. 이 관계를 이해하면 장비 수명도 지킬 수 있습니다.