전기자 저항은 DC 모터의 핵심 파라미터 중 하나이며, 그 값은 모터의 구리 손실 계산, 기동 성능 분석, 그리고 고장 진단(예: 전기자 권선 단락, 노화 등)에 직접적인 영향을 미칩니다. 전기자 저항을 정확하게 측정하려면 간섭 요소를 피하면서 특정 절차를 따라야 합니다. 구체적인 방법과 주요 사항은 다음과 같습니다.
1. 측정 전 준비 작업
- 장비 및 도구 선택
정확도 등급 ≥0.5의 DC 더블암 브리지(휘트스톤 브리지) 또는 내부 저항 ≥10MΩ의 고정밀 디지털 멀티미터를 준비해야 합니다. 전자는 저저항 전기자 저항(일반적으로 밀리옴~옴 범위) 측정에 더 적합하며, 배선 저항 및 접촉 저항의 영향을 효과적으로 제거할 수 있습니다. 동시에 절연 장갑, 드라이버, 사포(단자대 청소용), 모터 회로도(전기자 권선 리드 위치 확인용)를 준비합니다.
- 모터 상태 확인
측정 전에 모터를 완전히 정지시키고, 모든 전원 공급 장치(전기자 전원 공급 장치 및 여자 전원 공급 장치 포함)를 차단하고, 커패시터와 같은 에너지 저장 부품을 방전시켜 감전 위험을 방지해야 합니다. 온도 상승으로 인한 저항값 상승을 방지하기 위해 모터를 실온까지 식힙니다(일반적으로 1시간 이상 정지 후). (금속의 저항은 온도에 따라 증가하며, 구리의 온도 계수는 약 0.004/℃입니다.)
2. 코어 측정 방법: DC 더블암 브리지 방법(권장)
- 배선 작업
모터 회로도를 참조하여 전기자 권선의 두 리드 단자(일반적으로 "전기자 +" 및 "전기자 -"로 표시됨)를 찾으십시오. 사포를 사용하여 단자 표면의 산화막과 기름 얼룩을 닦아 접촉이 잘 되도록 하십시오. DC 이중 암 브리지의 "전류 단자"(I1, I2)를 각각 전기자의 양쪽 끝에 연결하고, "전압 단자"(U1, U2)를 전류 단자 안쪽에 병렬로 연결합니다("전압 단자가 측정 저항에 가까워야 한다"는 원칙에 따라 측정값에 배선 저항이 포함되지 않도록 합니다).
- 측정 단계
브리지 전원을 켜고 브리지의 비율 암(예상 전기자 저항값을 기준으로 선택, 예를 들어 예상 저항이 5Ω이면 10Ω 비율을 선택할 수 있음)과 비교 암을 조정한 후, 검류계 지침의 편향을 관찰합니다. 지침이 0으로 돌아오거나 허용 오차 범위(일반적으로 ±0.5%) 내에 들어오면 비율 암 계수(K)와 비교 암 측정값(R0)을 기록하고, 다음 공식에 따라 실제 전기자 저항값을 계산합니다. 라 = K × R0.
정확도를 높이기 위해 측정을 3회 반복하고, 그 평균값을 최종 결과로 취해야 합니다(여러 번 측정하면 접촉 순간의 저항 변동 등 우발적인 오류를 상쇄할 수 있습니다).
3. 일반적인 간섭 요인 및 회피 조치
- 온도의 영향
전기자 권선이 동작한 후에는 온도가 상승하여 저항값이 증가합니다(예: 모터가 80℃에서 동작할 때 구리 권선의 저항은 실온 25℃보다 약 22% 높습니다). "저온 저항"(기준 표준 상태)을 측정해야 하는 경우, 모터를 정지하고 실온까지 냉각해야 합니다. "고온 저항"(동작 손실 분석)을 측정해야 하는 경우, 모터 정지 후 10분 이내에 측정을 완료하고, 그 시점의 권선 온도를 기록하여 이후 데이터 수정을 용이하게 해야 합니다.
- 잔류 자기 플럭스 및 유도 기전력
분리여자 또는 분권여자 직류 모터를 정지시킨 후, 여자 권선에 잔류 자속이 발생할 수 있습니다. 전기자가 회전하면 발전기와 유사하게 기전력이 유도되어 브리지 측정에 방해가 됩니다. 회피 방법: 측정 전에 전기자의 양단을 전선으로 단락시키고 모터 축을 수동으로 3~5회 회전시켜 잔류 유도 기전력을 방출합니다. 여전히 간섭이 지속되면 여자 권선 배선을 분리하여 잔류 자속의 영향을 제거할 수 있습니다.
- 배선 및 접촉 저항
일반 멀티미터(단일 암 측정)를 사용하는 경우 배선 저항(예: 전선 저항, 단자 접촉 저항)이 큰 비중을 차지할 수 있습니다(예: 전기자 저항이 1Ω이고 배선 저항이 0.1Ω인 경우 오차는 10%에 달함). 따라서 저저항 전기자 저항을 측정하려면 이중 암 브리지를 사용해야 합니다. 측정 시에는 전선의 단면적이 ≥1.5mm²(전선 저항 감소)인지 확인하고, 드라이버를 사용하여 단자를 조여 가상 연결을 방지하십시오.
4. 측정 후 데이터 분석 및 활용
- 데이터 비교 및 판단
측정된 전기자 저항값을 모터 공장 매뉴얼의 표준값과 비교합니다. 실제 값이 표준값보다 15% 이상 높으면 전기자 권선의 노화(전선 산화, 절연층 탄화) 또는 권선 간 단락(권선의 일부가 연결되어 전체 저항이 감소하는 현상으로, 다른 시험과 연계하여 판단해야 함) 때문일 수 있습니다. 실제 값이 더 낮으면 권선의 권선 간 단락을 확인해야 합니다(보조 판단을 위해 절연 저항계를 사용하여 권선의 절연 저항을 측정할 수 있음).
- 실제 적용 시나리오
정확한 전기자 저항값을 사용하여 모터 시동 전류(Ist = U/Ra 공식, 여기서 U는 전기자 전압)를 계산하여 시동기의 정합 여부를 확인할 수 있습니다. 동시에, 구리 손실(Pcu = Ia²Ra, 여기서 Ia는 전기자 전류)을 계산하여 모터 에너지 효율을 최적화할 수 있습니다. (구리 손실이 너무 큰 경우 권선의 비정상적인 발열 여부를 확인해야 합니다.)
결론적으로, DC 모터 전기자 저항을 정확하게 측정하려면 적절한 도구 선택, 환경 조건 제어, 간섭 요인 회피, 그리고 여러 측정값과 데이터 비교를 결합하는 것이 필요합니다. 이러한 과정을 통해서만 모터 유지보수 및 성능 최적화를 위한 신뢰할 수 있는 기반을 확보할 수 있으며, 잘못된 파라미터 판단으로 인한 유지보수 오류나 장비 고장을 방지할 수 있습니다.