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운전 중 AC 모터의 비정상적인 진동은 심한 소음을 발생시킬 뿐만 아니라 베어링 마모를 가속화하고 권선 절연 손상을 유발하며, 심지어 장비 정지 고장으로 이어질 수도 있습니다. 그 원인은 기계 구조, 전자기적 특성, 설치 및 유지보수 등 다각적인 측면에서 분석되어야 하며, 특정 시나리오를 고려하여 집중적인 점검 및 해결이 이루어져야 합니다.
1. 기계적 구조 불균형: 가장 근본적이고 빈도가 높은 원인
- 로터 동적 균형 실패
회전자는 고속으로 회전하는 모터의 핵심 부품입니다. 제조 과정에서 금속 재료의 불균일한 분포, 장기간 작동 후 팬 블레이드의 변형 또는 균형추 블록의 탈락, 또는 유지 보수 중 회전자 코어의 마모 또는 권선의 결합 느슨함 등이 발생하면 회전자의 무게 중심이 회전축에서 벗어나 주기적인 원심력을 발생시켜 진동을 유발합니다.
검사 방법: 전원을 차단한 후 로터를 수동으로 돌려 걸림이나 무게 불균형이 있는지 확인하십시오. 부하가 걸린 상태에서 회전 속도가 증가함에 따라 모터 진동이 심해지는 경우(예: 회전 속도가 1500rpm을 초과할 때 진동이 크게 증가하는 경우) 동적 평형 문제일 가능성이 높습니다.
해상도 측정: 로터를 분리하여 동적 평형 시험을 위해 전문 기관에 보내십시오. 균형추 블록을 추가하거나 과중량 부품을 연마하여 불균형을 교정하십시오. 로터 권선이 느슨하면 부직포 테이프로 다시 감고 절연 페인트를 발라 경화시키십시오.
- 베어링 마모 또는 윤활 실패
베어링은 로터와 스테이터를 연결하는 핵심 부품입니다. 베어링 볼/레이스웨이가 마모되거나, 케이지가 파손되거나, 그리스가 마르거나, 불순물로 오염되면 로터가 반경 방향 또는 축 방향으로 움직이면서 "클렁킹" 진동을 발생시키고, 이는 종종 베어링의 발열(70°C 이상)을 동반합니다.
검사 방법: 청진기를 사용하여 베어링 엔드 커버를 자세히 들어보세요. 정상 작동 시 균일한 "윙윙" 소리 대신 불규칙적인 "바스락거리는 소리"나 "충격음"이 들리면 베어링 고장을 확인할 수 있습니다. 동시에 베어링 엔드 커버에 그리스 누출 흔적이 있는지 확인하세요.
해상도 측정: 모터를 정지시킨 후 베어링 엔드 커버를 제거하고 동일 모델의 고정밀 베어링(예: 딥 그루브 볼 베어링 6205 시리즈)으로 교체합니다. 베어링 내부 공간의 1/2~2/3 정도 적합한 고온 그리스(예: 리튬계 그리스)를 채워 과충전이나 과소충전을 방지합니다.
2. 비정상적인 전자기 특성: 모터 전기 매개변수와 직접 관련됨
- 고정자 권선 인터턴 단락 또는 3상 전류 불균형
절연 노화, 습기 또는 이물질 충격으로 인해 고정자 권선에 인터턴 단락이 발생하면 3상 자기장 분포가 불균일해져 "단방향 자기장"이 발생하여 회전자가 한쪽으로 치우쳐 진동을 유발합니다. 또한, 3상 전원 전압의 불균형(차이가 5%를 초과하는 경우)이나 잘못된 권선 연결(예: 스타 결선을 델타 결선으로 잘못 연결)도 3상 전류 불평형을 유발하고 자기장 장애를 악화시킬 수 있습니다.
검사 방법: 멀티미터를 사용하여 3상 고정자 권선의 직류 저항을 측정하십시오. 한 상의 저항값이 다른 두 상의 저항값보다 10% 이상 낮으면 턴 간 단락이 있을 수 있습니다. 작동 중 클램프 전류계를 사용하여 3상 전류를 측정하십시오. 차이가 10%를 초과하면 전원 전압 또는 배선을 점검하십시오.
해상도 측정: 단락 지점이 명확한 경우(예: 권선이 검게 변색되거나 탄화됨), 권선 코일을 부분적으로 교체하고 페인트를 다시 칠하여 건조시키십시오. 3상 전류 불균형이 전원 공급 장치로 인해 발생한 경우, 전력 부서와 협력하여 전압을 조정하거나 모터 입력단에 3상 전압 밸런서를 설치하십시오.
- 불균일한 공기 간격: 스테이터와 로터 사이의 간격 편차
프레임 변형이나 엔드 커버 설치 불량으로 인해 모터 고정자 내측 원과 회전자 외측 원 사이의 공극(일반적으로 0.2~1.5mm)이 불균일하면 국부 자속 밀도가 너무 높아져 주기적인 전자기 진동이 발생합니다. 진동 주파수는 전원 공급 장치 주파수와 관련이 있습니다(예: 50Hz 전원 공급 장치에서 진동 주파수는 약 100Hz입니다).
검사 방법: 모터를 정지시킨 후, 필러 게이지를 사용하여 로터 원주를 균등하게 나눈 네 지점의 공극을 측정합니다. 최대 공극과 최소 공극의 차이가 0.2mm를 초과하면 공극이 고르지 않은 것입니다. 동시에 프레임이 변형되었거나 엔드 커버 볼트가 느슨해졌는지 확인하십시오.
해상도 측정: 엔드 커버 볼트를 풀고 구리 망치로 엔드 커버를 가볍게 두드려 공극이 균일해질 때까지 위치를 조정합니다. 프레임이 변형된 경우 프레스로 교정하거나 프레임을 교체하여 스테이터와 로터의 동축성을 확보합니다.
3. 설치 및 부하 매칭 문제: 외부 요인의 간접적 영향
- 모터와 부하 장비 간의 동축 편차
모터가 커플링이나 풀리를 통해 펌프나 팬과 같은 부하에 연결될 때, 두 축의 동심이 맞지 않으면(반경 방향 편차가 0.1mm를 초과하거나 각도 편차가 0.5°를 초과하는 경우), 운전 중 추가적인 반경 방향 힘이 발생하여 모터 진동을 유발합니다. 부하가 증가할수록 진동은 더욱 심해집니다.
검사 방법: 모터 커플링에 다이얼 인디케이터를 부착하고 커플링을 한 바퀴 완전히 돌립니다. 다이얼 인디케이터 포인터의 회전 범위가 0.1mm를 초과하면 동축성이 불량한 것입니다. 벨트 구동의 경우, 축 편차로 인해 벨트 편향이나 미끄러짐이 발생할 수도 있습니다.
해상도 측정: 부하 장비의 설치 위치를 조정하고, 개스킷을 추가 또는 제거하여 모터와 부하 사이의 동축성을 교정하십시오. 벨트 구동의 경우, 두 풀리의 홈이 정렬되고 벨트 장력이 적절한지 확인하십시오(벨트를 누를 때 처짐은 10~15mm이어야 함).
- 불안정한 기초 설치 또는 공명
모터가 느슨한 콘크리트 기초 위에 설치되거나 기초의 강성이 부족한 경우(예: 얇은 강판 브래킷) 진동 진폭이 증폭됩니다. 또한, 모터의 작동 주파수가 기초와 하중의 고유 진동수(공진 주파수)에 가까우면 "공진 현상"이 발생하여 진동이 급격히 증가합니다.
검사 방법: 모터가 작동 중일 때 기초가 뚜렷하게 흔들리는지 관찰하거나 진동 검출기를 사용하여 진동 주파수를 측정하십시오. 진동 주파수가 모터 정격 속도(예: 1500 r/min은 25Hz에 해당)에 가까우면 공진이 발생할 수 있습니다.
해상도 측정: 기초를 보강하십시오(예: 콘크리트 두께 증가, 충격 흡수 패드 설치). 공진이 뚜렷한 경우 모터 속도를 조정하십시오(예: 주파수 변환기를 교체하여 주파수 변경). 또는 기초에 댐핑 블록을 설치하여 공진 주파수 범위를 피하십시오.
요약하자면, AC 모터의 이상 진동 검사는 "기계적 원인, 전자기적 원인, 외부 원인, 내부 원인"의 원칙을 따라야 합니다. 감각적 판단(청각, 시각, 촉각)과 계측기 시험을 병행하여 원인을 정확하게 파악할 수 있습니다. 이상 진동을 해결한 후에는 부하 운전을 재개하기 전에 30분 동안 무부하 시험을 실시하여 진동 값이 국가 표준(예: GB 10068-2020에 명시된 진동 속도 제한) 이하인지 확인해야 반복적인 고장을 방지할 수 있습니다.
