모터(Motor)의 결함과 진동-1-슬립주파수

모터(Motor, 전동기)는 터빈, 내연기관과 함께 에너지를 받아서 기계적인 운동(회전 및 직선)으로 전환시키는 장치로서 가장 많은 비중을 차지하고 있는 전기기계이다. 모터의 종류는 다양하지만 그 중에서도 많은 것은 바로 유도전동기(Induced Motor)라고 할 수 있다. 고정자(Stator)에 전류가 흐르면 회전자(Rotor)에 전기가 유도되어 서로 반극성으로 회전하게 되는 원리로서 전력효율이 좋아서 주로 3상 AC전류를 사용한다. 이때에 전기의 주파수는 회전자의 회전수와 밀접한 관련이 있는데 이 역할을 하는 것이 바로 극 수(Pole’s Number)이다. 바로 N과 S극이 한 쌍으로 이루어진 것을 하나의 극이라고 하는데 2극이면 3600rpm으로 회전하고 4극이면 1800rpm으로 회전한다. 그런데 과연 정말 1800rpm으로 회전할까?

슬립주파수(Slip frequency)​

동기전동기(Synchronous)는 60Hz의 전원을 주면 초당 60번(3600rpm)으로 정확하게 회전한다. 그러나 유도전동기는 유도된 전류에 의해 회전자가 회전하므로 약간의 미끄러짐(슬립, slip)이 발생하여 느리게 회전하게 되는데 예를 들어 4pole의 경우 1800rpm이 아닌 1750, 1775, 175,…등으로 정격회전을 하게 된다.

모터도 진동을 발생한다. 어떻게 보면 기계의 심장부분과 비유될 수 있기 때문에 진동이 심하면 전체기계가 위태롭다고 할 수 있으므로 지속적인 진동감시와 온도 및 전류의 감시는 반드시 필요한 예방정비과정이기도 한 것이다. 그런데 모터에서는 기계적인 진동과 전기력에 의해 발생한 진동이 있는데 이 것은 누전과는 다른 전자기력으로 인해 발생하는 물리적인 진동을 이야기 한다라고 할 수 있다. 즉, 만약 모터의 진동을 측정할 경우 60Hz진동이 있고 59Hz의 진동이 같이 발생한다면 59Hz는 기계적인 질량의 불평형에 의해 발생하는 진동이지만 60Hz는 원래는 측정이 되지 않아야 하는 것으로서 전기적인 결함원인에 의해 발생한 전자기력의 불평형으로 인해 발생하는 물리적인 진동인 것이다.

슬립주파수(Slip frequency)= 전원주파수(Line freq) - 회전주파수(TS, Turning speed, Rotating speed)

TS(Hz)= 2Line주파수/pole수, (예: 중국50Hz, 20pole일 경우에는 5Hz가 회전주파수가 된다.)

이 슬립주파수는 모터가 어떠한 결함이 문제가 있는지 알 수 있는 근거를 제공할 수 있는데 예를 들면 슬립주파수에 poles수를 곱한 값이 전원주파수의 sidebands에 발생하거나 회전주파수의 sidebands에 발생하는 등에 따라서 편심회전자나 Rotor bar의 파손 등의 모터결함을 유추할 때 사용한다.

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