토크와 슬립의 관계를 중심으로, 전압·부하까지 묶어 현장 사례와 함께 정리했습니다. 슬립은 속도와 토크를 잇는 핵심 매개이며, 전압·부하·회전자 특성에 의해 운전점이 달라집니다.
토크–슬립 핵심
슬립(s) = (N_s − N) / N_s, N_s = 120f/p.
정상 구간(저슬립)에서는 슬립↑ → 토크↑(거의 선형).
임계 슬립에서 최대토크(파괴토크), 그 이상 고슬립 영역에선 토크↓로 위험합니다.
전압과 토크는 대략 T ∝ V² 관계여서, 전압이 낮아지면 같은 부하에서 슬립이 더 커집니다.
슬립을 바꾸는 원인
- 부하 토크 증가(마찰, 점도, 벨트 장력) → 슬립↑
- 전압 저하/불평형 → 토크 곡선 하강 → 슬립↑
- 주파수·극수: N_s=120f/p, 기준 속도 이동
- 회전자 저항 R₂: R₂↑ → 임계 슬립이 큰 s로 이동(최대토크 값은 거의 동일)
- 온도 상승: 권선 저항↑, 손실↑ → 슬립↑
- 역률·효율 저하: 같은 전류에서도 축출력↓ → 슬립↑
현장 사례
사례 1 – 포장 컨베이어: 베어링 윤활 부족으로 마찰 토크 증가. 조치 후 슬립 6% → 3%, 모터 온도 −11℃, 속도 회복.
사례 2 – 펌프 저전압: 400 → 380V(−5%) 구간에서 슬립↑, 유량 불안정. 케이블 증설·VFD 최적화로 전류 −12%, 슬립 5.8% → 3.9%.
사례 3 – 크레인 권상: DOL 기동 시 전원 강하로 기동 실패. 소프트스타터·가속 램프 조정 후 기동 성공률 100%, 기동전류 피크 −25%.
숫자로 감 잡기
4극, 60Hz → N_s=1800 rpm.
슬립 2% → N≈1764 rpm(경부하).
슬립 5% → N≈1710 rpm(정격 근처).
부하↑ → 슬립↑ → 속도↓ 흐름을 수치로 확인할 수 있습니다.
행동 지침(예방 전략)
설계
- 최대 부하 토크 기준 서비스 팩터 확보(지속 90% 초과 운전 지양).
- IE3/IE4 및 벡터제어 VFD 고려(저속 토크 안정).
- 전압강하 <3%, 불평형 <1%, THD <5%로 설계.
전력품질
- 전압·불평형·PF·THD 상시 모니터링.
- 변압기 탭/케이블 용량 확인, 단자 체결 점검.
운전·유지보수
- 슬립·전류·온도·진동 추세 기록.
- 베어링 윤활/교체, 벨트 장력, 정렬, 냉각 통로 정비.
- VFD 파라미터(극수, 베이스 Hz, 정격 V/A) 명판 일치 확인.