3상 유도전동기의 힘에 영향을 미치는 요소
3상 유도전동기: 힘을 결정짓는 진짜 요인
3상 유도전동기의 힘은 단순한 감이 아니라 물리 법칙에 따라 정해집니다.
토크, 속도, 그리고 여러 전기·기계적 요소가 맞물려 작동합니다. 이를 이해하면 모터 용량을 올바르게 선정하고, 과열과 비가동을 줄일 수 있습니다.
1. 토크 – 모터 힘의 핵심
- 공식:Pout(kW)=T(N⋅m)×N(rpm)9550P_{out} (kW) = \frac{T(N·m) \times N(rpm)}{9550}
- 토크는 회전자 전류와 자속에 비례합니다.
- 전류를 올리면 토크는 늘지만 발열·손실도 커집니다.
- 전압 영향:T∝V2T \propto V^2전압이 10% 낮아지면 토크는 약 19% 감소.
💡 현장 사례 – 포장라인
15 kW 모터가 전압 강하(400→380 V)로 피크 부하 시 토크가 부족해져 과열과 속도 저하 발생.
해결: 전압 안정기 + 18.5 kW IE3 모터로 교체.
결과: 권선온도 18°C 하락, 3개월 무정지.
2. 전류·전압·역률
- 입력 전력 공식:Pin=3×V×I×PFP_{in} = \sqrt{3} \times V \times I \times PF
- 역률이 낮으면 부하에 전달되는 실질 전력이 줄어듭니다.
- 전류 과다 = 발열, 부족 = 토크 부족.
💡 현장 사례 – 원심펌프 캐비테이션
과대 임펠러로 인해 전류 120% FLA, 역률 0.72, 진동 증가.
해결: 임펠러 트리밍 + VFD 제어.
결과: 전류 17% 감소, 역률 0.88로 상승, 진동 정상화.
3. 주파수·슬립·속도
- 동기속도 공식:Ns=120×fpN_s = \frac{120 \times f}{p}
- 슬립(s) = Ns−NNs\frac{N_s - N}{N_s} 값이 커지면 속도와 토크가 모두 변화.
- VFD로 슬립을 제어하면 속도 안정성 확보.
💡 현장 사례 – HVAC 팬
고정 60 Hz 운전으로 에너지 과소비.
해결: 야간 48 Hz로 낮추는 VFD 설치.
결과: 에너지 35% 절감, 소음 −6 dB, 권선온도 12°C 하락.
4. 효율·기계적 손실
- 효율이 높을수록 같은 전력에서 더 큰 기계 출력 가능.
- 베어링 손상 등은 슬립 증가와 전력 손실로 이어집니다.
💡 현장 사례 – 크레인 호이스트
급격한 가속 램프로 과전류 트립.
해결: 가속 시간 0.8→1.6초, 제동저항·엔코더 피드백 추가.
결과: 6개월 무트립, 위치 반복성 ±2 mm.
5. 예방 및 행동 지침
설계
- 부하 토크 곡선을 부하에 맞춤.
- IE3/IE4 모터와 적절한 서비스 팩터 선택.
- 전압 불평형 1% 이하, THD 5% 이하 유지.
운전
- 잦은 기동·정지를 피함.
- 속도·토크 제어를 위해 VFD 사용.
유지보수
- 슬립·전류·온도 추세 관리.
- 베어링·냉각 공기 흐름 점검.