모터(전동기) 에 관한 모든 것

산업현장이나 우리 실생활에서 모터를 빼놓고 생산 혹은 생활하기 쉽지 않습니다. PLC로 제어를 하든 시퀀스로 제어를 하든 모터는 다양한 장소에서 사용되고 우리가 살아가는 데 있어서 매일 사용하고 있습니다. 따라서 모터에 대해 어느 정도는 알고 있는 것이 좋을 것 같습니다. 특히 공장이나 산업현장 등에서 일하시는 분들은 실무적으로 접근하시기 전에 모터에 관하여 이해를 하고 작업한다면 더 좋은 결과가 있을 거라고 생각됩니다.

 

모터의 종류

모터의 종류를 나눌때 크게 교류전력을 사용하는 AC모터와 직류 전력을 사용하는 DC 모터로 나눌 수 있습니다.

구 분	AC모터	DC모터
종 류	3상 모터 (3상 유도전동기)	스테핑 모터
	AC 서보모터	DC 서보모터
	소형 AC 모터	플렌지붙이 DC모터
	범용모터	BLDC 모터 (브러시리스 모터)

모터의 종류는 다양하고 따라서 용도에 맞게 선택할 수 있습니다. 

AC모터 중 3상 유도전동기와 AC 서보모터를 많이 사용하며, DC 모터 중에는 BLDC 모터를 많이 사용합니다.

체인 컨베어를 가동할 때는 3상 모터 (3상 유도전동기)를 사용하고, 위치를 제어하며 정확한 회전이 필요할 때에는 AC 서보모터를 사용합니다. 

 

DC 모터 중 BLDC 모터는 주로 가전제품에 들어가게 됩니다. BLDC 모터 특성상 브러시라는 부품이 없기 때문에 소형화가 가능하고 소음이 적고, 수명이 길다는 장점이 있어서 최근 생산되는 가전제품에는 BLDC 모터를 사용하고 있습니다.

 

 

모터 (전동기) 의 원리

3상 모터의 원리

기본적으로 교류 전력은 회전자계입니다. 3상 교류를 연결하게 되면 위 그림과 같이 회전자계를 만들게 됩니다.

먼저 3상 전원을 투입하게 되면 스태터 라고 불리는 고정자에 전류를 흘리게 됩니다. 전류를 흘리면 위 그림과 같은 3상 회전자계를 만들게 됩니다. 

이렇게 되면 로테이터라고 불리는 회전자에 유도 기전력이 발생하고 이때 발생한 유도 기전력이 3상 회전자계와 반응하여 회전하게 됩니다. 

 

모터(전동기) 기동방식

직입기동	Y-△ (와이 델타 기동)	Reactor 기동
콘돌퍼 기동	Soft Starter 기동	Inverter 기동

기동 방식에는 크게 6가지가 있습니다. 기동 방식이 이렇게 나뉘는 이유는 모터가 처음 회전을 하려고 할 때 기동전류가 흐르게 됩니다. 이 기동전류의 경우 정격전류의 7~8배 정도 흐르게 되는데 모터의 용량에 따라 용량이 작은 것은 직입기동을 하고 용량이 큰 것 들은 모터의 기동전류에 의한 모터코일의 소손을 막기 위하여 기동방식이 나뉘게 됩니다. 

 

현장에서 많이 쓰이는 Y-△ (와이 델타 기동)과 Inverter 기동에 대해서는 다음 시간에 자세히 알아보겠습니다.

 

모터 고장 판단

모터에는 많은 부품들이 들어가게 되고 산업현장에서 사용되는 모터들은 장소에 따라 다르지만 많게는 365일 내내 돌아가기 때문에 필연적으로 고장이 발생할 수밖에 없습니다.

모터의 관리 및 고장 판단을 위해서는 평소 관리, 계측이 무엇보다도 중요합니다. 평소 해당 모터의 온도 및 소음을 정확히 기록해 놓는다면 문제가 발생했을 때 정확하게 알 수 있습니다.

베어링의 상태가 안 좋다면 회전에 영향을 받게 되어 온도가 올라갈 수 있으며 소음이 발생합니다. 또한 모터에 연결한 축이 비정상적인 상태라면 마찬가지로 회전에 영향을 주어 온도가 올라갈 수 있습니다.

 

모터가 가동이 되지 않을 때는 모터의 코일 값을 측정해야 합니다.

R - S 

S - T 

T - R 

 

위에 표시한 단자 별로 저항값을 측정하여 세 포인트의 저항값이 동일해야 합니다. 만약 한 상의 저항값이 다르다면 코일이 소손된 걸로 의심할 수 있습니다.