공장의 심장, 모터를 이해하라
인쇄용 교육자료이수 확인란 포함유도전동기(3상), 서보모터, 스텝모터의 원리와 적용 영역을 비교합니다.
제조업 전력 사용량의 60~70%가 모터예요. 그래서 모터를 이해하면 설비도, 전기요금도 보입니다.
| 구분 | 3상 유도전동기 | 서보모터 | 스텝모터 |
|---|---|---|---|
| 제어 | 속도만 (인버터 필요) | 위치·속도·토크 정밀 제어 | 위치 제어 |
| 피드백 | 없음 | 엔코더 있음(폐루프) | 없음(개루프) |
| 가격 | 저렴 | 비쌈 | 중간 |
| 용도 | 펌프, 팬, 컨베이어, 공작기계 주축 | 로봇, CNC 이송축, 정밀 위치 | 소형 이송, 프린터 |
| 특징 | 튼튼하고 관리 쉬움 | 응답 빠름 | 탈조(step out) 위험 |
공장에서 압도적으로 많은 건 3상 유도전동기입니다. 구조가 단순해 고장이 적어요.
고정자에 3상 전류를 흘리면 회전자계가 생기고, 회전자가 그걸 쫓아 돕니다. 다만 완전히 따라잡지는 못해요. 그 차이가 슬립입니다.
동기속도 Ns = 120 × 주파수(f) ÷ 극수(P)
예) 60Hz, 4극 → 120 × 60 ÷ 4 = 1,800rpm (동기속도)
실제 회전수 1,750rpm
슬립 = (1800 - 1750) ÷ 1800 × 100 = 2.8%명판은 모터의 신분증이에요. 교체·수리 시 반드시 필요합니다.
| 항목 | 의미 | 예 |
|---|---|---|
| 출력 | 정격 출력 | 5.5kW (7.5HP) |
| 전압/전류 | 정격 | 380V / 11.5A |
| 주파수 | 60Hz | |
| 극수·회전수 | 4P, 1750rpm | |
| 효율 등급 | IE1~IE4 | IE3 이상 권장 |
| 절연 종별 | 허용 온도 | B(130℃), F(155℃) |
| 보호등급 IP | 방진·방수 | IP55 |
| 프레임 | 규격 치수 | 132M |
> IE3(고효율) 이상은 법적 최저효율 기준이기도 하고, 전기요금 절감 효과가 커요. 노후 IE1 모터를 IE3로 바꾸면 보통 2~3년이면 회수됩니다. 정부 고효율 기기 지원사업도 있어요.
큰 모터를 그냥 켜면 정격의 6~7배 기동전류가 흘러 전압이 떨어집니다.
| 방식 | 특징 |
|---|---|
| 직입기동(DOL) | 소형(보통 5.5kW 이하) |
| Y-Δ 기동 | 기동전류 1/3, 전통적 방식 |
| 소프트스타터 | 전압을 서서히 올림 |
| 인버터 | 기동전류 최소 + 속도제어까지 |
| 원인 | 증상 |
|---|---|
| 과부하 | 지속적 발열, 열동계전기 동작 |
| 결상(단상 운전) | 3상 중 1상 끊김 → 급격히 탐. 소리가 웅웅거림 |
| 냉각 불량 | 팬 커버에 먼지·이물, 벽에 너무 붙여 설치 |
| 습기·분진 유입 | 절연저항 저하 |
| 잦은 기동·정지 | 기동전류 반복 → 권선 열화 |
> 결상이 가장 위험합니다. 3상 중 하나가 끊기면 나머지 두 상에 과전류가 흘러 몇 분 만에 권선이 탑니다. 소리가 평소와 다르고 진동이 커지면 즉시 정지하세요.
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