VFD 모터 고장: 낮은 전류에도 불구하고 잦은 번아웃의 숨겨진 세 가지 원인

산업 환경에서는 정격 값보다 훨씬 낮은 전류에서 작동함에도 불구하고 모터가 자주 소손되는 매우 기만적인 유형의 VFD 모터 고장을 종종 접하게 됩니다.

이는 일반적인 과부하가 아니라 고주파 고조파에 의해 촉발되는 보이지 않는 살인자입니다. 많은 엔지니어들이 과전류 및 과부하 보호 기능을 조사했지만 모든 매개변수가 정상이라는 결론을 내리고 결국 무력한 상태에 놓이게 됩니다. 오늘은 절연 파괴, 샤프트 전류, 베어링 전기 부식의 세 가지 미시적 차원에서 이 고도의 기술적 장애의 근본 원인을 세밀하게 살펴보고자 합니다.

분석에 들어가기 전에 가장 기본적인 표준인 각 모터 회로에 독립적인 시작/정지 제어 및 보호 장치를 장착했는지 확인하세요. 이 단계가 이미 마련되어 있다면 문제는 “전력 품질”의 더 깊은 층에 있습니다.”

VFD 모터 고장을 유발하는 세 가지 숨겨진 원인에 대한 심층 분석

전류 판독값이 정상으로 표시되지만 모터가 여전히 고장 나는 경우 일반적으로 다음과 같은 세 가지 비정형적인 VFD 모터 고장 시나리오가 발생합니다.

1. 긴 케이블로 인한 절연 파괴

이것이 가장 흔한 첫 번째 고장 원인입니다: 검사를 위해 소손된 모터를 분해하면 접지 단락 또는 위상 간 절연 고장이 발견됩니다.

고장 로직: 이러한 유형의 VFD 모터 고장은 일반적으로 모터 케이블이 연장된 경우(예: 100미터 초과)에 발생합니다. 인버터는 상당한 고조파를 포함하는 고주파 PWM 파를 출력합니다. 긴 케이블을 통해 전송하는 동안 고조파 중첩은 반사파 현상을 발생시켜 모터 단자에서 전압 서지를 유발합니다.

현장 테스트 데이터에 따르면 케이블 길이가 약 100m인 경우 중첩된 스파이크 전압은 2000V~2500V에 달할 수 있습니다. 이 전압은 표준 모터 절연의 내전압 한계를 훨씬 초과합니다. 시간이 지남에 따라 절연은 바늘로 찌르듯 반복적으로 구멍이 뚫려 결국 절연 파괴로 이어져 심각한 VFD 모터 고장을 일으킵니다.

2. 샤프트 전압으로 인한 베어링 “푸르스름한 변색” 발생”

두 번째 시나리오는 훨씬 더 비극적입니다: 모터를 분해하면 샤프트가 새파랗게 그을려 있고 베어링이 완전히 타서 분해된 채로 발견됩니다.

원인 분석: 이는 기계적 마찰 과열이 아니라 일반적인 샤프트 전압 문제입니다. VFD에서 출력되는 불균형 3상 전압(공통 모드 전압)으로 인해 모터 샤프트의 양쪽 끝에 전압이 유도됩니다. 이 전압이 일정 수준까지 누적되면 베어링 내부의 유막을 분해하여 루프 전류(샤프트 전류)를 형성합니다. 이 전류는 비교적 작지만 미세한 접촉 지점에서 고온을 발생시켜 금속을 순식간에 녹입니다. 이로 인해 베어링이 파란색으로 변하고 분해되어 궁극적으로 기계적 발작과 VFD 모터 고장을 일으킵니다.

3. 베어링 플루팅(전기적 침식) 및 “워싱 보드 패턴”.”

세 번째 시나리오는 두 번째 시나리오의 변형이지만 그 특성은 더 미묘합니다. 모터 고장 후 베어링을 검사하면 베어링이 분해되어 있지만 뚜렷하고 질서 정연합니다. “세탁판 패턴” 는 레이스웨이 내에서 볼 수 있습니다.

고장 특성 분석: 이것은 전기적 침식(전기 침식)의 전형적인 사례입니다. 고주파 샤프트 전류가 베어링 궤도와 볼 사이에서 반복적으로 방전되어 소형 스파크 침식(즉, 베어링 플루팅)과 같이 궤도에 홈을 에칭합니다.

이러한 패턴이 형성되면 베어링은 고속 작동 중에 심한 진동을 발생시켜 마모를 가속화하고 고온을 발생시켜 궁극적으로 베어링 발작으로 이어집니다. 이는 VFD 모터 고장의 중요하지만 종종 간과되는 원인이기도 합니다.

궁극의 솔루션: 하드웨어 개선을 통한 제로 비용 조정

고조파 및 전압 스파이크로 인해 발생하는 세 가지 유형의 VFD 모터 고장에 대해 두 가지 주요 솔루션 범주를 요약합니다.

1. 제로 비용 솔루션: 캐리어 주파수 조정

이것이 첫 번째 문제 해결 단계입니다. 파라미터 P0-15(반송파 주파수)를 참조하세요. EV510A 사용 설명서 또는 P0-15의 EV200 사용 설명서, 를 클릭하고 반송파 주파수를 낮추려고 시도합니다.

• 절차: 반송파 주파수를 기본값(예: 8kHz 이상)에서 점차적으로 낮춥니다.
• 원리: 반송파 주파수를 낮추면 단위 시간당 펄스 스위칭 사이클 수가 직접적으로 감소하여 고조파 중첩 주파수가 감소합니다. 고조파가 줄어들면 스파이크 전압도 자연스럽게 감소합니다. 전압 피크가 절연 내전압 또는 베어링 고장 임계값 이하로 유지되는 한, VFD 모터 고장의 위험이 크게 완화됩니다.

2. 하드웨어 솔루션: 출력 리액터 설치

반송파 주파수를 낮춰도 결과가 제한적이거나 소음 요구 사항으로 인해 과도한 주파수 감소가 금지된 경우 물리적 조치를 취해야 합니다. 당사의 VFD 선택 가이드 에서는 특히 VFD와 모터 사이의 거리가 100미터를 초과하는 경우 출력 AC 리액터를 설치할 것을 권장합니다.

• 조치: VFD 출력 측에 출력 리액터를 설치합니다.
• 근거: 출력 리액터는 고조파를 효과적으로 억제하고, 전압 피크와 최저점을 부드럽게 하며, 전압 스파이크를 “평탄화”합니다. 이는 장거리 케이블 절연 파괴 및 베어링 전기 부식을 방지하는 가장 철저한 솔루션으로, VFD 모터 고장을 근본적으로 방지합니다.

결론

지속적인 VFD 모터 고장을 해결하기 위한 핵심 과제는 출력 전압 품질을 제어하는 것입니다. 절연 파괴든 베어링 플루팅이든 근본 원인은 고주파 고조파에 의해 트리거되는 피크 전압입니다.

현장 엔지니어로서 우리가 가장 먼저 선택하는 것은 비용이 들지 않는 반송파 주파수 조정입니다. 효과가 제한적이라면 과감하게 출력 리액터를 설치해야 합니다. 장거리 전송 애플리케이션의 경우, 당사의 EV510A 또는 EV200 시리즈 선택 가이드를 통해 주변 액세서리를 합리적으로 구성할 수 있습니다. 이렇게 하면 모터에 대한 고조파의 보이지 않는 손상을 물리적으로 차단하여 장기간 장비 작동을 보장할 수 있습니다.