전동기 특성곡선(Motor Performance Curve) 보는 방법

전동기 특성곡선(Motor Performance Curve) 보는 방법

 

 

1. 특성곡선(Performance Curve)

- 저압에서 제공하는 전동기의 특성 곡선은 크게 3종류가 있습니다

- 전동기의 특성(토크/전류), 부하율에 따른 효율/역률 추이, 기동시간 및 허용구속시간을 알 수 있습니다.

 

 

2. Speed-Torque & Current Curve(전동기 토크 곡선 & 전동기 전류 곡선)

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· Speed-Torque부하(토크)곡선은 전동기가 기동하는 짧은 시간 동안의 슬립의 변화에 따른 토크/전류 비율을 정격(토크/전류)기준의 비율을 나타낸 것으로 토크 관점에서 전동기가 정상적으로 기동이 될 수 있는지를 판단함.

· 기동 전 과정에서의 전동기 곡선이 부하 곡선보다 커야 기동에 문제가 없습니다.

< Fig01. 정토오크형(C.T) >

 

· 출력은 속도에 비례

 

< Fig02. 가변토오크형(V.T) >

 

· 회전력이 회전수의 2승에 비례

 

* 용어설명

· 기 동 토 크 : 전동기가 최초 기동시 발생토크

· 풀 업 토 크 : 기동에서 최대토크 구간 중 토크가 가장 낮아지는 점

· 최 대 토 크 : 기동전구간에서 전동기 발생토크가 가장 높은점

· 운 전 점 : 전동기 토크곡선과 부하 토크곡선이 만나는 힘의 평형점

· 정격회전수 : 운전점에서의 전동기의 회전수

· 정 격 토 크 : 운전점에서의 전동기의 발생토크(부하가 요구하는 힘 )

· 슬 립 : 동기속도와 운전점 (전동기속도)과의 차이

· CT (Constant Torque) : 토크가 회전수에 관계없이 일정한 부하 (공작기계, 콘베이어, 크레인 등)

· VT (Variable Torque) : 회전수가 낮아지면 부하를 구동시키기 위한 토크도 작아지는 부하로, 토크 특성이 회전수의 2승에 비례/출력은 회전수에 3승에 비례함 (팬, 펌프, Blower, Compressor 등)

 

 

3. Thermal limit & Time-Current Curve (기동시간 및 허용구속시간)

- Thermal limit Curve : 전동기가 구속인 상태에서의 허용구속시간을 의미

- Time-Current Curve : 부하에 따른 기동시간(기동전류 비에 따른)을 의미

· 기동전류에 의한 발열 관점에서 전동기가 정상적으로 기동이 가능한지를 판단함.

예시)

· 부하의 토크 및 관성모멘트로 기동시간을 계산 했을때, 5.0초의 기동시간이 걸림.

Cold 상태에서 허용구속시간이 30초이므로, 해당 부하의 기동에 문제 없음.

 

< 토크 관점 >

1) THERMAL LIMIT CURVE A, B

: 기동 전류 변화에 따른 전동기가 견딜 수 있는 시간을 의미

- Cold Condition : 전동기가 주위온도와 평행을 이루고 있는 상태(정지)에서 기동 시

- Hot Condition : 전동기가 열적 포화상태(정격운전)에서 단시간 정지했다 재 기동 시

2) Thermal Limit Curve와 Time Current Curve 간 적정한 Gap이 있어야 고정자 권선 소손 없이 안정적인 기동이 가능함을 의미(통상적으로 현장에서는 5초 이상의 Gap을 유지)

3) 고객시방서 중 2Hot 3Cold에 대한 요구사항이 있으면 부하조건을 고려한 전동기 기동시간 계산 후 열상태 기동 2회 또는 냉상태 기동 3회시 Thermal Limit Curve와 접촉되지 않는지 여부 판별이 필요하므로 부하정보(관선모멘트 및 부하와 Speed-Torque)가 있어야 계산이 산출됨.

4) 단, 펌프 부하는 임펠라의 관성모멘트가 작아 일반적으로 5초 이내 기동이 가능하므로 부하 정보 없이도 2Hot 3Cold 보증이 가능하나, 그 외 팬, 컴프레셔 및 기타 부하에 대해서는 반드시 부하 특성 고려 후 2Hot 3Cold 보증이 가능함.

5) NEMA MG1 에서는 1Hot, 2Cold 라는 것은 전동기(권선)가 상온(Cold)상태에서 연속으로 2번 기동이 가능하며, 열적(Hot)상태에서는 1 번 재기동이 가능함을 의미합니다. 기동 시 흐르는 기동전류는 정격전류의 수배(6배 이상)의 전류가 흐르므로, 기동전류로 인한 전동기의 온도상승으로 권선 소손이 되지 않는 범위내에서 기동 횟수를 제한하는 이유입니다.

 

 

4. Load-Power factor & Efficiency Curve (부하율에 따른 효율/역율 추이)

부하율 100% / 75% / 50% 변동에 따른 전동기의 효율, 역률 변화를 나타내는 곡선

 

 

[출처 : 현대중공업 ]