1. 과열 및 과부하의 핵심 원인

1.1 부하측 원인(가장 일반적)

• 실제 부하가 정격 부하를 초과합니다.: 예를 들어, 워터 펌프와 팬의 배관이 막히면 저항이 증가하고, 공작기계의 절삭량이 과다하며, 컨베이어 벨트가 막히게 됩니다. 이로 인해 모터의 출력 토크가 지속적으로 정격 토크를 초과하고, 전류가 정격 전류를 크게 초과합니다(과부하 전류는 일반적으로 정격 전류의 1.2~2배). 이로 인해 구리 손실(I²R)이 급격히 증가하고 그에 따른 발열이 발생합니다.
• 부하의 빈번한 시동/정방향-역방향 회전: 모터의 기동 전류는 기동 시 정격 전류의 5~8배입니다. 잦은 기동-정지는 단시간의 큰 전류로 인해 발생하는 열이 누적되는 원인이 되며, 특히 중소형 비동기 모터의 경우 기동 손실의 비중이 더 큽니다.
• 과도한 부하 변동: 파쇄기나 진동 스크린과 같은 장비의 경우, 부하 변동이 큽니다. 모터는 토크를 자주 조정해야 하며, 전류 변동은 열 축적으로 이어집니다.

1.2 모터 자체 원인

• 권선 결함: 고정자 권선의 턴간 단락, 상간 단락 또는 접지 단락은 권선의 유효 권수를 감소시키고 비정상적인 전류 증가를 유발하여 심각한 국부 과열을 초래합니다(예: 턴간 단락 부위의 온도는 즉시 200℃를 초과할 수 있음). 회전자 권선의 개방 회로(권선형 회전자의 경우) 또는 슬립 링의 접촉 불량은 회전자 전류의 불균일 및 추가적인 손실 발열을 유발합니다.
• 철심 단층: 고정자 철심의 규소강판 사이의 절연 손상(노화 및 마모 등)은 "와전류 손실"과 "히스테리시스 손실"을 증가시켜 철심이 가열되어 권선으로 열을 전달합니다. 철심 적층이 느슨해지면 자기 저항이 증가하여 가열이 심해집니다.
• 기계적 결함: 베어링의 마모, 오일 부족 또는 막힘은 로터의 회전 저항을 증가시키고 기계적 손실은 열로 변환됩니다. 스테이터와 로터 사이의 불균일한 공극(예: 베어링 내륜/외륜 런아웃)은 불균일한 자기장 분포, 과도한 국부 자속 밀도, 그리고 추가 손실 증가를 초래합니다.

1.3 전원 공급 측 원인

• 비정상적인 전원 공급 전압: 지나치게 높은 전압(정격 전압보다 10% 이상)은 고정자 철심의 자속 밀도를 포화시켜 철손을 급격히 증가시킵니다. 지나치게 낮은 전압(정격 전압보다 10% 이상 낮음)은 모터의 출력 토크를 감소시킵니다. 부하가 변하지 않으면 모터는 토크를 유지하기 위해 전류를 증가시켜야 하며, 이로 인해 구리 손실이 증가합니다.
• 비정상적인 전원 공급 주파수: 중국의 산업용 주파수는 50Hz입니다. 주파수가 낮아지면(예: 48Hz 미만) 고정자 회전 자기장의 속도가 감소하고, 회전자 슬립률이 증가하며, 회전자 동손이 증가합니다. 주파수가 증가하면 모터의 철손도 증가합니다.
• 3상 전원 공급 불균형: 3상 전압 차이가 5%를 초과하면 고정자의 3상 전류가 불평형 상태가 됩니다. 역상 전류는 역회전 자기장을 생성하여 추가 손실과 발열을 증가시키고, 특히 회전자가 과열되는 원인이 됩니다.

1.4 운영 환경 원인

• 열 방출 조건이 좋지 않음: 모터 냉각 팬의 손상, 팬 커버의 막힘, 고온(40℃ 초과) 환경에 모터를 설치한 경우, 먼지가 많거나 통풍이 잘 되지 않는 경우, 열이 효과적으로 방출되지 않아 온도가 누적될 수 있습니다.
• 보호 등급이 일치하지 않음: 예를 들어, 습한 환경에서 IP23 보호 등급(고체 이물질은 보호하지만 물은 보호하지 않음)의 모터를 사용하면 습기가 유입되어 권선의 절연이 약해지고 누설 전류가 증가하여 발열이 발생합니다.

2. 과열 및 과부하에 대한 예방 조치

1. 부하와 모터를 합리적으로 일치시킵니다.
   • 모터를 선택할 때는 정격 전력이 실제 부하 전력보다 10~20% 높은지 확인하십시오(즉, "부하율"을 80~90%로 제어하여 "작은 말이 큰 수레를 끄는" 상황을 방지하십시오. 빈번한 기동 및 정역 회전이 필요한 장비의 경우, "빈번한 기동형 모터"(예: YZR 시리즈 권선 비동기 모터)를 선택하십시오.
   • 부하를 설치할 때 장비의 기계적 전달 시스템(커플링 및 풀리 등)의 동축성이 정렬 불량으로 인한 추가 부하를 방지하기 위한 요구 사항을 충족하는지 확인하세요.
2. 정기적으로 모터를 유지 관리하십시오
   • 권선 검사: 절연 저항계(메그옴미터)를 사용하여 매달 고정자 권선과 대지 간 절연 저항을 측정하십시오. 절연 저항은 0.5MΩ(저압 모터의 경우) 이상이어야 합니다. 절연 저항이 너무 낮으면 권선을 건조하거나 교체해야 합니다. 권선의 외관을 정기적으로 점검하여 변색이나 타는 냄새가 없는지 확인하십시오.
   • 철심 및 기계 검사: 철심 적층이 4분의 1마다 헐거워졌는지, 베어링에서 이상 소음 및 오일 누출이 있는지 확인하고, 그리스(예: 리튬계 그리스 2호)를 사용 설명서에 따라 정기적으로 보충 또는 교체하십시오. 스테이터와 로터 사이의 공극을 확인하고, 공극이 불균일하면 베어링이나 로터를 조정하십시오.
   • 냉각 시스템 검사: 팬 날개가 손상되지 않고 공기 덕트가 막히지 않았는지 확인하기 위해 매주 모터 방열판과 팬 커버의 먼지를 청소하세요.
3. 안정적인 전력 공급을 확보하세요
   • 전압 및 주파수 감시 장치를 설치하여 전원 전압이 정격 전압의 ±5% 이내, 주파수가 ±1Hz 이내로 변동하도록 하십시오. 3상 장비의 경우, 3상 전류 불평형률이 10%를 초과하면 자동으로 장비를 정지시키는 3상 불평형 보호기를 설치하십시오.
   • 전압이 불안정한 환경(공장 작업장 등)에서는 이상 전압으로 인한 모터 과부하를 방지하기 위해 전압 안정기나 가변 주파수 전원 공급 장치를 설치하세요.
4. 운영 환경 최적화
   • 통풍이 잘 되고 온도가 40°C 이하이며 먼지나 부식성 가스가 없는 환경에 모터를 설치하십시오. 환경이 열악한 경우 높은 보호 등급(예: IP54, IP65)의 모터를 선택하고 냉각 팬이나 쿨러(예: 강제 공랭, 수랭)를 설치하십시오.
   • 모터를 직사광선에 노출시키거나 열원(보일러, 히터 등) 근처에 두지 마십시오. 필요한 경우 차양막이나 단열재를 설치하십시오.

3. 과열 및 과부하에 대한 비상 처리 방법

1. 기계를 즉시 멈추세요: 고장이 더 이상 확대되지 않도록 모터 전원 공급 장치를 분리하십시오(예: 권선 소손). 열 릴레이가 작동하는 경우, 재설정하기 전에 식을 때까지 기다리십시오(약 5~10분).
2. 원인을 해결하세요:
   • 모터 하우징과 베어링 엔드 커버를 손으로 만져 가열 부분을 확인합니다(예: 권선 측의 열은 부하나 전원 공급 장치에 문제가 있을 수 있고, 베어링 측의 열은 기계적 결함일 수 있음).
   • 부하가 걸렸는지, 송전 시스템이 정상인지 확인하고, 멀티미터를 사용하여 전원 전압과 3상 전류가 평형을 이루고 있는지 감지하고, 메가옴미터를 사용하여 권선의 절연 저항을 감지합니다.
   • 베어링에 결함이 의심되는 경우, 엔드 커버를 제거하여 베어링 마모를 확인하거나, 청진기를 사용하여 작동 중 비정상적인 소음이 나는지 확인하세요.
3. 타겟 핸들링:
   • 과부하가 걸린 경우: 부하를 줄이거나 더 높은 전력의 모터로 교체하세요.
   • 전원 공급에 이상이 있는 경우: 전기 기술자에게 연락하여 전압을 조정하고 3상 불평형을 수리하세요.
   • 권선 오류인 경우: 습한 권선을 건조시키거나 단락/개방 회로가 있는 권선을 교체합니다.
   • 기계적 결함인 경우: 마모된 베어링을 교체하고 스테이터-로터 공극 또는 변속 시스템의 정렬을 조정합니다.
   • 열 방출이 잘 안 되는 경우: 냉각 시스템을 청소하고 냉각 장치를 설치하세요.
4. 테스트 실행 검증: 취급 후 모터를 무부하로 5~10분간 운전하여 전류 및 온도가 정상인지 확인하십시오. 그런 다음 정격 부하로 30분간 운전하십시오. 과열이 없는지 확인한 후 정상 운전을 재개하십시오.

4. 요약