전동기 기동방식은 왜 여러 가지로 나누어 사용하나요?

Question

전기기사 실기에서 전동기 기동방식으로 직입기동, Y-델타 기동, 리액터 기동, 기동보상기 기동, 인버터 기동 등이 나오는데 각각 왜 필요한지 궁금합니다. 전동기를 그냥 전원에 직접 연결하면 가장 간단할 것 같은데, 큰 전동기에서는 기동전류가 너무 커서 문제가 된다고 합니다. 기동전류가 왜 크게 발생하는지, 이로 인해 전압강하나 차단기 동작 같은 문제가 생기는지도 알고 싶습니다. 또한 기동전류를 줄이면 기동토크도 함께 줄어든다고 하는데, 실제 설비에서는 어떤 기준으로 기동방식을 선택하는지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 박현민 전기기능사입니다.

결론부터 말씀드리면 전동기 기동방식은 기동전류를 줄이고 계통 전압강하와 기기 부담을 완화하면서도 필요한 기동토크를 확보하기 위해 부하 특성에 맞게 선택합니다. 전동기는 정지 상태에서 처음 전원을 투입할 때 회전자가 아직 돌지 않기 때문에 역기전력이 형성되지 않습니다. 정상 운전 중에는 회전하면서 역기전력이 생겨 전류가 제한되지만, 기동 순간에는 권선 임피던스만으로 전류가 제한되므로 정격전류의 수배에 달하는 기동전류가 흐를 수 있습니다. 소용량 전동기는 직입기동을 해도 계통에 큰 영향을 주지 않지만, 대용량 전동기는 기동전류 때문에 전압강하가 발생하고 다른 설비가 순간적으로 영향을 받을 수 있습니다. 또한 차단기나 전자접촉기가 불필요하게 동작하거나, 전동기 권선에 열적 부담이 커질 수 있습니다. Y-델타 기동은 기동 시 권선을 Y결선으로 하여 상전압을 낮추고 전류를 줄인 뒤, 속도가 올라가면 델타결선으로 전환하는 방식입니다. 다만 전압이 낮아지는 만큼 기동토크도 감소하므로 무거운 부하에는 적합하지 않을 수 있습니다. 리액터 기동이나 기동보상기 기동도 전동기 단자전압을 낮춰 기동전류를 줄이는 방식이며, 부하 특성과 용량에 따라 선택합니다. 인버터 기동은 주파수와 전압을 점진적으로 올리면서 기동하므로 기동전류를 효과적으로 줄이고 속도제어까지 가능해 최근 많이 사용됩니다. 하지만 비용이 높고 고조파 대책이 필요할 수 있습니다. 결국 기동방식 선정은 전동기 용량, 부하의 관성, 필요한 기동토크, 전원 용량, 전압강하 허용범위, 경제성을 함께 고려해야 합니다.

Answer 2

안녕하세요. 최정훈 전기기사입니다.

전동기는 정지 상태에서 회전할 때 관성을 이기기 위해 정격보다 5~7배나 큰 기동전류가 흐릅니다. 그리고, 이게 전압강하를 일으켜 주변 기기에 피해를 주거나 차단기를 떨어뜨릴 수 있어요. 그래서 설비 용량에 맞춰 방식을 나눠 쓰는 거랍니다. 보통 기동전류를 줄이면 토크도 작아지기 때문에 부하의 특성과 현장 예산을 고려해서 최적의 방식을 선택하는 게 핵심이조. 직접 연결하는 직입기동은 간편하지만 대용량에서는 무리가 가니 상황에 맞는 제어법이 꼭 필요합니다.

Answer 3

안녕하세요. 박준희 전기기사입니다.

전동기 기동방식을 여러 가지로 나누어 사용하는 이유는 전동기 용량(크기)에 따른 기동전류를 제한하여 전력 계통의 전압 강하를 막고, 기계적·전기적 충격을 완화하여 설비를 보호하기 위해서입니다.

감사합니다.