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오늘은 유틸리티 설비 보전 기술 중에 전동이 분야에 대해서 알아보겠습니다. 전동기는 우리 생활에 밀접한 관련이 있는 설비 핵심 부품입니다. 내용을 참조하여 많은 도움이 되었으면 좋겠습니다.
1. 전동기의 기초
1) 전동기란
전동기는 입력으로서 전원으로부터 전력을 받아, 출력으로서 기계적인 동력을 내는 회전기이다. 즉, 전기에너지를 기계 에너지로 변환하는 회전기라 말할 수가 있다. 전동기는 또 하나의 기능으로서 제어에 의하여 출력의 질, 즉 속도나 토크의 상태를 변화시키는 것이 가능합니다.
2) 전동기의 종류
전동기는 직류전동기, 교류전동기로 구분됩니다. 직류전동기는 자여자식, 타여자식으로 나누어지며 자여자식에는 분권형, 직권형, 복권형으로 나누고 이 복권형에는 외분권형, 내분권형으로 나누게 됩니다. 또한 교류전동기는 동기전동기, 비동기 전동기로 나누어지고 동기전동기는 회전자계형, 회전 전기자형으로 나누고 회전자계형은 영구자석형, 유도자형, 권선계자형으로 나눕니다. 비동기 전동기는 유도전동기와 정류자 전동기로 나누어지고 유도 전동기는 단상 유도전동기 3상 유도전동기로 나누어집니다. 정류자 전동기도 3상 분권, 3상 직권, 단상직권을 나누어지는 종류를 갖고 있습니다.
3) 전동기의 형식
전동기는 설치장소, 주위환경, 사용방법에 대응하여 적용할 수 있도록 많은 외형들이 만들어져 있고 규격화되어 있습니다. 전동기의 형식은 보호방식 및 냉각 방식에 위하여 많은 분류를 가지고 있습니다.
4) 방폭구조의 전동기
화학공장 등에서 폭발성 가스가 있는 경우, 전동기는 가능한 한 그 위험이 없는 장소에 설치하는 것이 좋습니다. 어쩔 수 없이 위험장소에 설치해야 하는 경우에는 환경에 적합한 방폭구조의 전동기를 사용하여야 합니다.
(1) 전동기의 방폭구조
위험장소에 사용할 수 있는 구조가 방폭구조이며, 대표적인 전동기의 방폭구조에는 다음의 것이 있습니다.
a) 내압 방폭 (Exd)
전폐구조로, 용기내부에 폭발성 가스의 폭발이 일어날 수 있는 장소로, 용기가 그 압력에 잘 견디고, 동시에 외부의 폭발성 가스에 인화될 염려가 없는 구조로, 틈과 틈의 깊이값, 용기 외 표면의 온도상승, 절연 공간거리와 연면거리, 체결구조, 내폭강도 등에 특별히 고려가 되어 있는 것이어야 합니다.
b) 내압 방폭 (Exp)
용기내부에 보호기체(신선한 공기 또는 불연성의 가스)를 압입 하여 압력을 유지하는 것에 의하여 폭발성 가스의 침임을 방지하는 구조입니다. 압력유지방식에 따라 통풍식과 봉입식 등이 있으나, 보호기체를 쉽게 얻을 수 있을 때는 내부 냉각도 겸할 수 있는 통풍식이 좋습니다. 이 전동기를 기동 할 때는 전동기 및 통풍관 내부가 전동기와 통풍관 내용적의 5배 이상의 보호기체로 청소된 후, 최초 전동기가 기동돌 수 있도록 결합 (Inter-Lock) 되어야 합니다. 또한 기동시 및 운정중 내압은 어느 부분에도 주위보다 5mmHg 이상 높게 유지되어야 합니다. 내압이 유지되는지의 확인가 내압이 저하되었을 때 보호장치가 필요합니다.
c) 안전증 방폭 (Exe)
운전 중 불꽃, 아크 또는 과열이 생기는 부분에, 이것이 발생되는 것을 방지하기 위하여, 구조상 또는 온도상승에 대하여 특히 안전도를 증가시킨 구조입니다. 이 구조에서 특별하게 규정된 것은 허용구속시간입니다. 이것은 농형유도 전동기에 있어서 회전자를 돌지 않게 구속하고, 고정자에 정격주파수의 정격전압을 인가하여 온도상승의 값에 도달할 때까지의 시간으로, 허용구속시간은 10초 이상이 바람직합니다.
5) 명판 기재사항
전동기에는 필히 명판( Name Plate)이 부착되어 있습니다. 전동기를 사용할 때 혹은 수리, 개조를 할 때 먼저 명판을 잘 읽고 취급하지 않으면 안 됩니다. 명판에는 그 전동기가 보증하는 사용한도가 기재되어 있습니다. 그 사용한도, 즉 명판에 기재되어 있는 조건을 정격이라 합니다. 그러나, 명판의 스페이스가 한정되어 있으므로 중요하고 대표적인 것을 기재해야 합니다.
2. 전동기의 분류
1) 외피형상에 의한 분류
a) 개방형 : 기체 내외의 공기가 자유로이 유통되도록 외피에 개구를 갖는 구조입니다.
b) 반 밀폐형 : 특별한 통풍구 이외의 부분이 폐쇄된 구종입니다.
c) 전폐형 : 위치가 완전히 밀폐되어 기체 내외로 통풍이 되지 않는 구종입니다. 밀폐된 외부에 장치된 팬에 의해 외피의 표면을 냉각하는 구조를 전폐외선형, 기체의 일부에 냉각기를 장치하여 내부를 냉각하는 구조를 전폐내냉각형이라 합니다.
2) 통풍방식에 의한 분류
a) 자기 통풍형 : 회전자의 선풍 작용 또는 회전자의 날개에 의해 통풍하는 것을 말합니다.
b) 타력 통풍형 : 별개의 독립된 송풍기를 두어 주로 이것에 의해 통풍하는 것, 속도가감 범위가 넓은 것, 또는 자기 통풍으로 풍압이 부족할 때에 사용됩니다.
3) 보호방식에 의한 분류
- 보호방식에 의한 분류에서는 보호형, 차폐형, 방진형, 방적형, 방말형, 방침형, 방수형, 수중형, 방식형, 방폭형 그 외 다른 회전전기기계 통칙에 의한 분류로는 인체 및 고형이 물에 관한 보호형식과 물의 침입에 대한 보호형식으로 나누어집니다.
3. 전동기의 설치 및 유지관리 방법
1) 전동기의 보관
전동기를 장기간 정지상태로 방치해 두면 절연물이 습기를 먹어 절연저항의 저하, 베어링 그리스의 열화, 기타 부분에 녹이 발생하는 등 재운전하려고 할 때 지장을 줄 염려가 있습니다. 전동기를 장기가 사용하지 않을 경우에는 다음 사항에 유의해야 합니다.
(1) 보관장소
a) 통풍이 잘 되는 옥내의 건조한 장소에 보관합니다.
b) 주위온도의 변화가 심하지 않은 장소가 좋습니다.
c) 먼지 등이 발생되지 않은 장소가 좋습니다.
d) 주위에 부식성 가스가 없는 장소가 좋습니다.
e) 외부로부터 진동이 전달되지 않은 장소에 보관합니다.
(2) 주기적 검사항목
a) 권선의 절연저항을 주기적으로 측정합니다.
b) 방청제는 일반적으로 약 3~6개월이 지나면 그 효력을 상실하기 쉬우므로 주의합니다.
c) 구름베어링을 사용한 전동기에 대해서는 정기적으로 축을 회전시켜, 베어링의 전동체와 전동면과의 위치를 바꾸어 줄 필요가 있습니다. 이것은 장기간 동일한 위치로 해 두면 온도변화나 진동에 의해 가중점 부근의 유막이 끊겨 금속끼리 접촉해 압흔이나 녹의 원인이 되기 때문입니다.
(3) 전동기 보관
전동기 보관에서 특히 주의해야 하는 것은 절연저항의 저하 및 녹 발생의 방지입니다. 장기간 보관, 휴지 한 경우에는 절연저항을 측정하여 필요하면 권선의 건조처리를 합니다.
(4) 전동기권선의 건조처리
a) 권선의 건조방법
흡습 등에 의해 절연저항이 저하된 전동기는 권선의 건조처리를 행할 필요가 있습니다. 건조처리에는 다음과 같은 방법이 있습니다.
◆ 열풍건조 : 송풍기에 의해 보내진 공기를 전열기로 가열하여 열풍을 전동기에 내뿜게 하는 방법입니다.
◆ 전열건조 또는 탄화 건조 : 전열기 또는 탄소를 사용하여 보온하기 위한 울타리를 설치하여 전동기를 가열하는 방법입니다.
◆ 통전건조 : 정격전류의 50~70% 의 전류를 권선에 흘려 전동기의 손실에 의해 온도를 상승시켜 건조를 행하는 자기가열방법입니다.
◆ 전구건조 : 백열전구 또는 적외선전구를 열원으로 하여 가열하는 방법입니다.
b) 절연저항과 건조시간과의 관계
건조상태의 판단은 일정시간마다 절연저항과 각 부의 온도를 측정하고, 그 측정값의 변화에 따라 행합니다. 일반적으로 건조상태가 계속 진행됨에 따라 절연저항은 일시적으로 저하되지만, 그 후 서서히 회복하여 상승해 일정값에 도달하기 때문에, 이때를 건조처리를 종료하는 기준으로 합니다. 건조하는데 요하는 시간은 전동기의 크기, 흡습의 정도, 건조온도에 따라 다르지만, 보통 수시간에 수십 시간 소요됩니다.
4. 마무리
오늘은 유틸리티 설비보전 기술 중에 전동기에 대해서 알아보았습니다. 우리가 흔히 쓰이는 전동기 밀접하고 중요한 설비입니다. 글을 일고 도움이 많이 되셨으면 좋겠습니다.