18. 삼상유도전동기

1. 적용범위

1.1 개요

정상적인 사용조건하에서 냉매온도 40℃ 이하인 장소에 사용되는 연속 정격, 전압 600V 이하의 일반용 저압 3상 농형 유도전동기로서 아래사항을 기본요건으로 갖추고 있으며,

ㆍ 분류 : 보호형 또는 전폐형

ㆍ 정격출력 : 0.75kW 이상부터 375kW 이하까지

ㆍ 극수 : 2극, 4극, 6극, 8극

* 단, 효율 기준이 설정된 극수 제품에 한함

ㆍ 용도 및 프레임 : 범용 프레임

ㆍ 속도 : 정속운전

ㆍ 형태 : 풋 마운트 또는 플랜지

ㆍ 토오크 특성 : 디자인 A형 또는 B형

삼상유도전동기 분류에서 유형Ⅰ, 유형Ⅱ에 해당되는 유도전동기를 대상범위로 한다.  연속 운전되는 rpm부하(팬, 블로워, 펌프)의 인버터전동기도 적용대상으로 한다.

1.2 분류

삼상유도전동기에 대해 다음과 같이 5개의 유형으로 분류하였으며, 표 1에서 분류 예를 볼 수 있다.  삼상유도전동기 분류에서 유형Ⅰ, 유형Ⅱ에 해당되는 삼상유도전동기를 최저소비효율기준 적용 대상으로 한다.

< 최저소비효율기준 적용대상 >

1) 유형Ⅰ : 적용대상

기본요건을 만족하는 범용전동기 성능, 효율에 영향이 없이 일부 개조된 범용전동기

- 범용전동기 : 정상적인 사용조건에서 표준동작특성, 표준기계구조를 가지도록 설계된 전동기

(ex : 온도센서 추가, 샤프트 확장, 디스크브레이크 추가, 하우징 외관 변경)

2) 유형Ⅱ : 적용대상

기본요건을 만족하는 범용으로 사용가능한 특정목적전동기

- 특정목적전동기 : 비정상적인 사용조건에서 표준동작특성, 표준기계구조를 가지도록 설계된 전동기

(ex : 규정된 출력의 중간에 해당하는 전동기, 롤러베어링 전동기, 방폭형전동기)

< 최저소비효율기준 적용대상 외 >

3) 유형Ⅲ : 적용대상 외

기본요건을 만족하나 범용으로 사용될 수 없는 특정목적전동기

(ex : 전폐자냉형(TENV) 전동기)

4) 유형Ⅳ : 적용대상 외

기본요건을 만족하는 특수목적전동기

- 특수목적전동기 : 범용전동기와 특정목적전동기를 제외한 전동기로서 특수한 운전특성 특수한 기계적 구조를 가지고 특수한 분야에 적용하기 위해 설계된 전동기

(ex : 스러스트 베어링 적용 전동기)

5) 유형V : 적용대상 외

기본요건을 만족하지 않는 전동기

(ex : 멀티스피드 전동기)

[표 1] 삼상유도전동기 분류

특수사양			유 형					비 고
			I	II	III	IV	V
			최저소비 효율기준 적용대상		적용대상 외
A. 전기적 사양
1		표고	○
2		주위온도	○
3		다단속도					○	단일속도에만 적용
4		특수리드선	○
5		특수절연	○
6		밀봉(Encapsulation)				○		특수구조용 권선처리
7		고서비스팩터 (High service factor)	○
8		스페이스히터 부착	○
9		스타델타 기동	○
10		부분권선 기동	○
11		온도상승 제한	○
12		열․전류감지형 프로텍터 부착		○
13		서모스탯/서미스터 부착	○
14		특수전압					○	전기설비기술기준 법규상 600V이하의 저압만 해당함
15		중간출력		○
16		주파수	○					연속운전되는 rpm부하(팬, 블로워, 펌프) 인버터전동기 포함
17		아열대절연처리	○
B. 기계적 사양
18	특수 밸런스		○
19	베어링온도검출기		○
20	특수단자함		○
21	보조단자함		○
22	특수도장/코팅		○
23	드레인(Drain) 부착		○
24	방수커버		○
25	접지.단자/구멍		○
26	스크린부착 (Screen on ODP Enclosure)		○
27	마운팅 (F1,F2,W1~4,C1,C2)		○					다리설치, 강성 베이스, 탄성 베이스

특수사양		유 형					비 고
		I	II	III	IV	V
		최저소비 효율기준 적용대상		적용대상 외
C. 베어링
28	베어링캡	○
29	롤러베어링		○				표준베어링을 사용하여 시험
30	실드베어링	○
31	밀폐베어링	○					표준베어링을 사용하여 시험
32	쓰러스트베어링				○		특수한 기계적 구조
33	고정베어링	○
34	슬리브베어링				○		특수한 기계적 구조
D. 특수 브랫킷
35	C 페이스	○
36	D 플랜지	○
37	고객용 전용설계				○		특정용도 특별설계 구조로 전동기시험 불가능한 구조
E. 씰
38	접촉씰	○					립씰(lip seal)과 타고나이트 씰(taconite seal), 슬링거씰(slinger seal)을 포함 - 씰을 제거하고 시험
39	비접촉씰	○					레비린스씰(labyrinth seal) 을 포함 - 씰을 설치하고 시험
F. 축
40	표준축	○					편축, 양축, 원통형축, 태퍼드축, 단축을 포함
41	특수재	○
G. 팬
42	특수재	○
43	저소음	○
H. 기타
44	식육 가공용 세척가능 모터 (WASHDOWN)	○					씰을 제거하고 시험
45	펌프 일체형(수중펌프)			○
46	펌프 일체형(수중펌프 외)		○				전동기 자체 시험을 위한 별도 지그제작하여 시험
47	일체형 기어모터		○				전동기 자체 시험을 위한 별도 지그제작하여 시험
48	목공용 톱 (SAW ARBOR)				○		특수한 전기적/기계적 설계
49	전폐 자냉형(TENV)			○			냉각용 장비가 없는 전폐 비통풍
50	전폐 타냉형(TEAO)			○			외부원으로부터 기류를 필요로 하는 전폐 air over
51	소화펌프	○
52	단시간 정격(S2)					○	단시간 이외 정격(S1,S3~S10)은 모두 최저소비효율기준 적용대상
53	일체형 브레이크 전동기		○				전동기 자체 시험을 위한 별도 지그 제작하여 시험
54	박형 전동기(Axial type motor)				○		특수한 기계구조

2. 사용조건

기본적으로 아래의 정상적인 사용조건뿐만 아니라, 비정상적인 사용조건하에서도 최저소비효율기준을 반드시 준수하여 생산․판매하는 것을 원칙으로 한다. 예외적으로 사용자의 비정상적인 사용조건으로 고효율전동기 제작이 불가능할 경우에는 "이 제품은 에너지이용합리화법에서 정한 비정상적인 사용조건에서만 사용되므로 최저소비효율기준을 적용하지 않습니다"라는 문구를 제품명판 또는 별도의 라벨을 통하여 명시적으로 기재할 경우에 한하여 비정상적인 사용조건을 허용한다.

2.1 정상적인 사용조건

1) 환경조건

가) 주위온도 : -15℃∼40℃/ 5℃∼40℃(냉각제 사용시)

예외) 최저 주위온도가 0 ℃ 인 정류자 또는 슬리브 베어링을 가지는 모든 기기

나) 기기의 통풍을 심각하게 방해하지 않는 장소 또는 보조 덮개를 사용한 안정된 장소에 설치

2) 운전조건

가) V-벨트 구동

나) 플렛 벨트, 체인, 기어 구동, 커플링 구동

2.2 비정상적인 사용조건

1) 주위환경

가) 먼지 쌓임이 정상적인 통풍을 방해할 가능성이 있는 불결한 운전조건

나) 증기, 소금기를 포함한 공기 또는 기름 증기

다) 습하거나 매우 건조한 장소, 복사열

라) 비정상적인 충격, 진동 또는 외부로부터의 기계적인 부하

마) 모터축에 가해지는 비정상적인 축 방향 또는 측면 방향의 힘

바) 주위온도가 40℃를 초과하는 장소

2) 동작환경

가) 유도기 : 정격전압 ±10%, 정격주파수 ±5% 범위 벗어날 경우

나) AC전압 이탈 정도가 10%를 초과 되었을 경우

다) AC전압이 1%이상 언밸런스 되었을 경우

라) 저소음 레벨이 필요할 경우

마) 전력시스템이 접지 되지 않을 경우

바) 최고 정격스피드 이상으로 운전될 경우

사) 환기가 부족한 공간, 움푹 패인 곳, 또는 경사진 곳에서 운전될 경우

3) 외부자극

가) 비틀림 충격 부하

나) 반복적인 이상 과부하

다) 역회전 또는 전기적 제동

라) 잦은 시동

마) 전원이 지속적으로 공급되는 상태에서 정지 또는 순간 정격으로 되는 기기

3. 토오크 특성

삼상유도전동기는 토크 특성에 따라 다음의 4가지 유형으로 분류되며,  [그림 1]은 디자인 A, B, C, D의 슬립에 대한 토크 특성을 비교하여 나타낸 것이며, 디자인 A, B형의 기동토크, 정동토크, 풀업토크는 [표 2]의 값을 참조한다(토크 기준값을 정격토크에 대한 백분율[%]로 나타내었다).

3.1 디자인 A형

B형과 유사하나 정동토크가 더 큼, 기동전류가 높아 적용분야 제한 받음

3.2 디자인 B

․가장 기본적이고 넓은 적용분야를 가짐

․응용분야 : 팬, 송풍기, 전동기구

․유형별 성능비교시 기준이 됨

3.3 디자인 C

․B형에 비해 큰 기동토크를 가지나 정동토크가 낮음

3.4 디자인 D

․매우 큰 기동토크를 가짐

[그림 1] 삼상유도기의 토크특성 유형

[표 2] 디자인 A, B형의 토크 특성 (KS C 4202기준)

정격 출력	정격토크 대비 토크비율(%)
	기동토크				정동토크				풀업토크
	2극	4극	6극	8극	2극	4극	6극	8극	2극	4극	6극	8극
0.75kW	180	190	170	150	200	200	180	170	120	130	120	110
1.5kW	180	190	160	140	200	200	190	180	120	130	110	100
2.2kW	170	180	160	140	200	200	190	180	110	120	110	100
3.7kW	160	170	150	130	200	200	190	180	110	120	110	100
5.5kW	150	160	150	130	200	200	190	180	100	110	110	100
7.5kW	150	160	150	130	200	200	180	170	100	110	110	100
11kW	140	150	140	120	200	200	180	170	100	110	100	90
15kW	140	150	140	120	200	200	180	170	100	110	100	90
18.5kW	130	140	140	120	190	190	180	170	90	100	100	90
22kW	130	140	140	120	190	190	180	170	90	100	100	90
30kW	120	130	130	120	190	190	180	170	90	100	100	90
37kW	120	130	130	120	190	190	180	170	90	100	100	90
45kW	110	120	120	110	180	180	170	170	80	90	90	80
55kW	110	120	120	110	180	180	170	170	80	90	90	80
75kW	100	110	110	100	180	180	170	160	70	80	80	70
90kW	100	110	110	100	180	180	170	160	70	80	80	70
110kW	90	100	100	90	170	170	170	160	70	80	80	70
132kW	90	100	100	90	170	170	170	160	70	80	80	70
160kW	80	90	90	90	170	170	160	160	60	70	70	70
200kW	80	90	90	90	170	170	160	160	60	70	70	70

4. 전부하효율 측정

측정방법은 KS C IEC 60034-2-1의 규정에 의하여 측정한 삼상 농형 유도전동기의 손실 및 효율을 결정하는 방법을 따른다.

단, KS C IEC 60034-2-1의 규정에서 효율 결정을 위한 방법은 "8.2 간접 측정으로 결정"의 "8.2.2 개별 손실의 합산"을 따르며, 각 손실 측정방법에서 부하손은 "8.2.2.4.1 부하시험으로 구하는 부하손"을 따르며, 표류부하손(추가부하손) 측정은 "8.2.2.5.1 회전력을 측정하는 부하시험으로"를 따른다. 또한, 효율 측정은 60Hz/정현파 정격전압에서 실시하여, 정격주파수가 60Hz가 아닌 삼상유도전동기의 경우도 이를 따른다.

5. 소비효율 측정항목, 에너지비용 등

구 분	총시료 개수	측정항목	측정기준 및 CO2배출량, 연간에너지비용 환산기준	불합격 허용개수
삼상 유도전동기	5	전부하효율 효율수준 분류 정격출력 극수 정격전압 정격전류 시료중최소값 총시료개수 1시간소비전력량 1시간사용시CO2배출량 연간소비전력량 연간에너지비용	- IE3/IE4 - - - - - - - [eqn: {정격출력(kW) TIMES 1000 TIMES 1시간(h)} over {전부하효율}] (ex : 37.0kW, 93.5%일 경우 [eqn: {37.0 TIMES 1000 TIMES 1} over {0.935}]=39,572Wh) 1시간소비전력량(Wh)×0.425 1시간소비전력량(Wh)×4,906÷1000 (ex : 39,572Wh일 경우 39,572×4,906÷1000=194,140.2kWh) 연간소비전력량(kWh)×77 (ex : 194,140.2kWh일 경우 194,140.2×77=14,949,000원)	-

(비고) 측정항목의 단위 및 환산기준은 [별표 1의 2] (측정항목의 단위, 환산기준 등)을 적용한다.

6. 최저소비효율기준 등

6.1 최저소비효율기준

삼상유도전동기의 최저소비효율기준은 [표 1]과 같다.

[표 1] 최저소비효율기준(%)

정격 출력	보호형				전폐형
	2극	4극	6극	8극	2극	4극	6극	8극
0.75	77.0	85.5	82.5	75.5	77.0	83.5	82.5	75.5
1.5	85.5	86.5	87.5	86.5	85.5	86.5	88.5	84.0
2.2	85.5	89.5	88.5	87.5	86.5	89.5	89.5	85.5
3.7	86.5	89.5	89.5	88.5	88.5	89.5	89.5	86.5
5.5	88.5	91.0	90.2	89.5	89.5	91.7	91.0	86.5
7.5	89.5	91.7	91.7	90.2	90.2	91.7	91.0	89.5
11	90.2	93.0	91.7	90.2	91.0	92.4	91.7	89.5
15	91.0	93.0	92.4	91.0	91.0	93.0	91.7	90.2
18.5	91.7	93.6	93.0	91.0	91.7	93.6	93.0	90.2
22	91.7	94.1	93.6	91.7	91.7	93.6	93.0	91.7
30	92.4	94.1	94.1	91.7	92.4	94.1	94.1	91.7
37	93.0	94.5	94.1	92.4	93.0	94.5	94.1	92.4
45	93.6	95.0	94.5	93.0	93.6	95.0	94.5	92.4
55	93.6	95.0	94.5	94.1	93.6	95.4	94.5	93.6
75	93.6	95.4	95.0	94.1	94.1	95.4	95.0	93.6
90	94.1	95.4	95.0	94.1	95.0	95.4	95.0	94.1
110	94.1	95.8	95.4	94.1	95.0	95.8	95.8	94.1
132	94.5	95.8	95.4	94.1	95.4	95.8	95.8	94.5
160	95.0	95.8	95.4	94.1	95.4	96.2	95.8	94.5
200	95.0	95.8	95.8	95.0	95.8	96.2	95.8	95.0
225	95.4	95.8	95.8	95.0	95.8	96.2	95.8	95.0
260	95.4	95.8	95.8	95.0	95.8	96.2	95.8	95.0
300	95.8	95.8	95.8	95.0	95.8	96.2	95.8	95.0
335	96.2	96.2	95.8	95.0	95.8	96.2	95.8	95.0
375	96.2	96.2	95.8	95.0	95.8	96.2	95.8	95.0

6.2 비표준 삼상유도전동기에 대한 적용

삼상유도전동기의 정격 출력이 [표 1]에서 규정된 값 사이에 있을 경우 중간 또는 그 이상이면 위쪽의 높은 정격출력의 최저소비효율기준을 따르고, 중간 미만이면 아래쪽의 낮은 정격출력 최저소비효율기준을 따른다.

6.3 합격판정 수식

최저소비효율기준에 대한 합격판정은 [표 2]의 합격판정 수식을 만족하여야 한다. 이때 삼상유도전동기의 최저소비효율기준 합격판정은 총시료개수를 5대로 하여 시험한다.  단, 제조업자 또는 수입업자가 원할 경우 총시료개수를 4개 이하(1～4개)로 시험할 수 있으나 이 경우 [표 2]의 합격판정수식을 배제하고 각 시료가 모두 [표 1]의 최저소비효율기준을 만족해야 한다.

[표 2] 합격판정수식

구 분	총시료 개수	불합격 허용개수	검사항목	허용오차
삼상 유도전동기	5대	-	평균전부하효율([eqn: bar { X }])	[eqn: bar{X} GEQ {100} over {1+1.05 LEFT ( {100} over {RE} -1 RIGHT )}] RE : 최저소비효율기준
			시료중 최소값([eqn: X_{ min }])	[eqn: X_{ min} GEQ {100} over {1+1.15 LEFT ( {100} over {RE} -1 RIGHT )}] RE : 최저소비효율기준

7. 제품 표시방법

제조자는 제품의 보기 쉬운 곳에 에너지소비효율라벨의 표시 및 다음 사항을 명판에 표시하여야 한다.

1) 제조자명 및 제조국

2) 모델명

3) 제조번호

4) 제조년월

5) 정격 출력

6) 정격 전압 및 전류

7) 정격 주파수

8) 정격 속도 또는 극수

9) 정격 효율 및 효율등급(IE 코드)