전력공학›옥내배선과 수전설비

동력설비

Power Drive Equipment

동력설비란?

⚙️ 전기 → 기계에너지 변환 설비

①전동기(모터)가 핵심 — 펌프·팬·컨베이어·엘리베이터 구동

②기동 시 정격전류의 5~7배 돌입전류 발생 → 전압강하·계통 충격

③기동방식 선택이 동력설비 설계의 핵심 과제

전동기 기동방식 비교

직입·Y-Δ·리액터·인버터 4종 기동방식별 전류 파형 비교

⚡ 기동방식 선택 기준

①직입: 5kW 이하 소용량, 계통 영향 무시 가능할 때

②Y-Δ: 기동전류 1/3로 감소, 기동토크도 1/3 감소

③리액터: 기동전압 조정 가능, 기동토크 ∝ V²

④인버터(VFD): 가장 부드러운 기동, 속도 무단 제어 가능

전동기 출력과 효율

부하율75%

부하율에 따른 전동기 효율(η)·역률(pf) 곡선과 운전점

3상 전동기 출력

P_out = √3·V·I·cosθ·η [W]

V: 선간전압, I: 선전류, cosθ: 역률, η: 효율

전동기 용량 선정

P_motor ≥ P_load / η [kW]

부하출력을 효율로 나눈 값 이상의 정격 선택

전동기 보호 방식

과부하 보호

열동형 과부하계전기 (THR)

바이메탈 — 전류 크기·시간에 비례 동작

단락 보호

전자식 차단기 (MCCB) 순시 동작

정격전류 10배 이상 → 즉시 차단

전동기 기동전류 허용전압강하

기동 시 전압강하 ≤ 정격전압의 15~20%

전압강하 과다 시 기동 실패, 인접 부하 영향

🔧 전동기 운전제어 방식

①직접기동(DOL): 전자접촉기(MC) + 열동계전기(THR)

②Y-Δ 기동: 타이머 + MC 3개 조합 (기동 MC·Y MC·Δ MC)

③인버터: 주파수 제어로 속도 조절 — VVVF(가변전압 가변주파수)

④역전: 3상 중 2선 교체 → 회전 방향 반전

시험 포인트

Y-Δ 기동 효과

기동전류 1/3, 기동토크 1/3

직입 대비 전류충격 1/3으로 감소

3상 전동기 출력

P = √3·V·I·cosθ·η [W]

역률·효율 동시 적용

전동기 역전 방법

3상 전원 중 2선 교체 → 역방향 회전

MC 2개로 정역 제어 구성

기동전류 크기 비교

직입(100%) > 리액터 > Y-Δ(33%) > 인버터

인버터: 정격전류의 약 110~150%로 제한

🎯 시험 포인트

①Y-Δ 기동: 전류·토크 모두 1/3 (V²에 비례하므로)

②직입기동 가능 한계: 보통 5kW(일부 기준 15kW) 이하

③전동기 출력 P = √3VIcosθη — η(효율) 빠뜨리지 말 것

④기동 시 전압강하 허용: 15~20% 이내

⑤VVVF 인버터: 주파수 가변으로 동기속도 제어 (n = 120f/P)

📝 대표 기출문제

①[기출유형] Y-Δ 기동 시 기동전류와 기동토크는 직입 대비 각각 몇 배인가? (답: 전류 1/3, 토크 1/3)

②[기출유형] 380V, 50A, 역률 0.85, 효율 0.9인 3상 전동기의 출력[kW]은? (답: P = √3×380×50×0.85×0.9 ≒ 25.2 kW)

③[기출유형] 3상 유도전동기의 회전 방향을 역전시키는 방법은? (답: 3상 전원 중 2선을 교체)