전기 모터를 테스트하는 방법

전기 모터는 우리의 세계를 움직인다. 냉장고 컴프레서 및 스마트폰 액추에이터부터 전기차(EV)의 파워트레인에 이르기까지, 어디를 가든 전기 모터는 현대인의 삶을 가능하게 합니다. 실제로 전기 모터에 대한 의존도가 매우 높아서 우리가 전기 모터를 알아차릴 경우는 전기 모터가 작동하지 않을 때뿐이며, 이는 전기 모터 테스트 통해 예방이 가능한 문제입니다.

전기 모터 테스트의 중요성

전기 모터 테스트는 우리가 의존하는 기계의 신뢰성, 효율성 및 안전성을 보장하는 데 매우 중요합니다. 전기 모터의 수명 주기 동안 수행되는 이러한 테스트는 모터의 전반적인 상태에 대한 필수 정보를 제공하며 설계자, 제조업체, 기술자 및 소비자에게 많은 이점을 제공합니다.

전기 모터 테스트

• 신뢰성: 테스트를 통해 잠재적인 문제를 식별하고 사전 예방적 유지 보수를 통해 고장을 방지하고 모터의 수명을 연장할 수 있습니다.
• 효율성 테스트를 통해 기술자는 전기 에너지 문제를 해결하여 손실을 줄이고 운영 비용을 절감할 수 있습니다.
• 안전: 전기 모터를 사용하는 사람들을 보호하기 위해 테스트를 수행하면 감전이나 화재와 같은 잠재적 위험이 노출됩니다.
• 성능: 테스트는 속도 및 에너지 소비와 같은 특성을 평가하여 성능을 향상시킬 수 있는 기회를 제공합니다.
• 연구 및 개발: 테스트는 고급 모터 기술을 개발하기 위한 노력을 알리는 데이터를 수집합니다.
• 표준 준수 모터를 사용하기 위해 배치하기 전에 테스트를 통해 해당 모터가 모든 해당 산업 표준을 충족하는지 검증합니다.

전기 모터 테스트 유형

수행되는 특정 테스트는 모터의 복잡성, 적용 분야 및 평가되는 매개 변수에 따라 달라지지만 전기 모터 테스트 중에 사용되는 주요 테스트 중 일부는 다음과 같습니다.

• 극성 점검 및 전압 레벨 측정과 같은 전기 테스트
• 불균형 또는 오정렬을 감지하기 위한 진동 테스트
• 과열을 방지하기 위해 모터 온도를 모니터링하는 열 테스트
• 동적 테스트를 통해 모터가 과도 상태에서 어떻게 작동하는지 확인합니다.
• Sound 표준에 대한 음향 특성을 평가하기 위한 소음 테스트
• 절연 시험을 통해 모터의 절연재가 작동 중에 저하되지 않도록 합니다. Megger 테스트, 고전위(hi-potential) 테스트 및 서지 테스트가 그 예입니다. 이 테스트는 턴투턴(turn-to-turn), 코일-투-코일(coil-to-coil) 및 위상-위상 절연에서 전기 고장으로 이어질 수 있는 약점을 찾아냅니다.

전기 모터 테스트를 위한 산업 표준

산업용 압축기부터 치과용 드릴에 이르기까지 전기 모터가 사용되는 모든 응용 분야에서 테스트를 통해 모터가 제조업체에서 설정한 사양과 산업 표준에 따라 결정된 품질 및 안전 매개 변수(예: 에너지 소비 및 Sound 수준)를 충족하는지 확인할 수 있습니다.

산업 표준을 충족하기 위해 전기 모터 테스트는 국제 및 현지 요구 사항을 모두 충족해야 합니다. 국제 수준에서 상호 운용성 및 안전성과 같은 표준은 국가마다 일관성을 유지하지만 현지 표준에는 환경 및 문화와 같은 국가별 우선 순위를 인정하는 요구 사항이 포함될 수 있습니다. 이러한 표준을 만들고 시행하는 조직은 다음과 같습니다.

• 전국 전기 제조 협회
• 국제전기기술위원회
• 일본산업표준위원회
• 영국 표준 협회
• 중화인민공화국 국가 표준

전동기 테스트 공구

풍력 터빈 또는 운송 시스템을 테스트하고 있습니까? 산업용 팬 또는 엘리베이터? 평가 중인 매개 변수와 특성에 따라 전기 모터 테스트에 사용되는 다양한 유형의 도구가 있습니다. 이러한 이유 중 일부는 다음과 같습니다.

• 전력 분석기: 전압 및 전류와 같은 전기 매개변수를 측정하여 전기 연결을 진단합니다.
• 타코미터: 모터의 회전 속도를 측정합니다.
• 열화상 카메라: 온도 변화를 캡처하여 핫스팟 및 냉각 문제를 식별합니다.
• Megohmmeter: 모터 권선의 절연 저항을 측정하여 절연 저하(메거라고도 함)를 감지합니다.
• 토크 트랜스듀서: Mechanical 회전을 전기 신호로 변환하여 토크를 측정합니다.

전기 모터 테스트에서의 시뮬레이션

물리적 테스트는 모터 성능에 대한 통찰력을 얻는 데 중요하지만 한계가 있습니다. 시뮬레이션을 통해 기술자는 기계 내부를 확인하여 (현재와 미래의) 정확한 상황을 파악하고 모터의 가장 깊은 내부 작동의 상태를 보여줌으로써 테스트를 확장할 수 있습니다.

시뮬레이션을 통해 엔지니어는 다양한 작동 시나리오에 대해 다양한 설계 옵션을 탐색하고 생산 전, 생산 중, 심지어 모터를 사용하는 동안에도 조정할 수 있습니다. 특히 가시성이 부족하여 물리적 테스트가 제한되는 시나리오(테스트의 크기 또는 위치 때문에)에서 시뮬레이션은 정확한 평가에 필요한 계산을 신속하게 수행할 수 있습니다. 시뮬레이션을 사용해야 하는 일반적인 전기 모터 테스트에는 다음이 포함됩니다.

전기 테스트: 브러시리스 영구 자석 모터의 후면 전자기장(EMF) 측정.

• 열 테스트: 연속 작동 중 과열 추정 S1.

• 동적 테스트: 브러시리스 영구 자석 모터의 단락 오류를 예측하고 AC 유도 모터의 잠금 로터 성능을 측정합니다.

전기 모터 테스트에서 시뮬레이션을 사용하면 테스트 프로세스 자체의 속도와 효율성이 향상될 뿐만 아니라 수집된 데이터의 품질, 깊이, 신뢰성 또는 확실성이 향상됩니다. Ansys Maxwell 및 Ansys Motor-CAD와 같은 시뮬레이션 소프트웨어는 결합된 다중물리 계산을 수행할 수 있어 기술자가 복잡한 시스템에 대한 철저한 평가를 수행할 수 있습니다. 이 평가는 한 번에 하나의 테스트만 달성하는 것이 불가능합니다.

시뮬레이션을 활용하여 가상 환경에서 물리적 테스트를 실행함으로써 엔지니어링 팀은 시간과 비용을 절약할 수 있습니다. 또한 시뮬레이션은 설계 반복 횟수를 줄이고 하드웨어를 제작하기 전에 문제를 식별합니다. 이를 통해 보다 우수하고 견고한 설계가 가능해지고 물리적 테스트에서 놀라움이 발생하지 않습니다. 

해답은 테스트에 있습니다

현대 세계에서 가장 중요한 기능 중 다수는 전기 모터의 신뢰성, 안전성 및 효율성에 의존합니다. 테스트를 통해 우리는 발전의 다음 기술 발전으로 이어질 귀중한 관찰, 학습 및 통찰력을 얻고 우리 모두를 앞으로 나아갈 수 있습니다.

Ansys Maxwell가 전기 및 전자(E/E) 시스템에 대한 ISO 26262에 따라 안전 해석 및 설계를 수행하는 데 어떻게 도움이 되는지 자세히 알아보려면 다음 웹 세미나를 참조하십시오. Ansys Maxwell로 ISO 26262 기능 안전 규정 준수 달성.