IEC 파헤치기 · IEC deep dives KS C IEC 60034-12:2016, 60034-1

IEC 60034-12 파헤치기: 전동기 기동은 왜 전압을 떨어뜨리나IEC 60034-12 deep dive: why motor starting dips the voltage

회전자 구속 전류, 전압과 토크의 제곱 관계, 기동 방식 비교, 설계 N·H의 최소 토크
Locked-rotor current, torque proportional to voltage squared, starting methods, design N and H minimum torques

읽는 시간 약 12분 · about 12 min

기준 문서: KS C IEC 60034-12:2016 (2020 개정, KS C IEC 60034-12:2008을 대체), 허용차는 KS C IEC 60034-1. 모선 전압 한도는 이 규격에 없습니다. · Based on KS C IEC 60034-12:2016.

① 한 장 요약 One-page summary

정지한 유도전동기는 정격의 수 배 전류를 낮은 역률로 끌어가 전원 임피던스에서 전압이 떨어지고, 떨어진 전압의 제곱만큼 기동 토크가 줄어듭니다. KS C IEC 60034-12는 농형 유도전동기의 기동 성능 등급(N, H 등)을 정하고, 등급별로 최소 토크와 구속 피상전력의 최댓값을 줍니다.

IEC 60034-12 defines starting-performance designs (N, H and their E/Y variants) with minimum torques and maximum locked-rotor apparent power; it does not set the permissible bus voltage dip.

② 구조 지도 Structure map

1–4 일반1–3 적용범위·인용·용어4 기호5 명칭 (설계 등급)5.2 N 설계 (일반)5.3 NE (고효율)5.4 NY·NEY (Y-Δ 기동용)5.5 H 설계 (높은 토크)5.6–5.7 HE · HY·HEY6 N 설계 요구사항6.1 토크 특성 (표 1)6.2 구속 전류·피상전력 (표 2)6.3 기동 요구 (표 4 관성)7–8 NE · NY/NEY7 NE 기동 요구 (표 3)8 NY·NEY 기동 요구9–11 H 계열9.1 H 기동 토크 (표 5)9.2–9.3 H 구속 피상전력·기동10–11 HE · HY/HEY표 6·7표 6–7 Ex eb 방폭 전동기
실무에서는 대부분 N 설계의 표 1·2를 씁니다 · in practice Tables 1 and 2 for design N

③ 핵심 조항 Key clauses

무슨 일이 일어나나 What happens at start

  1. 회전자가 멈춰 있어 전동기는 작은 임피던스처럼 보입니다. 전류는 정격의 5~8배, 역률은 0.2~0.45 정도입니다.
  2. 이 전류가 전원·변압기·케이블 임피던스를 지나며 모선과 단자 전압을 떨어뜨립니다. 같은 모선의 조명·제어기·접촉기도 영향을 받습니다.
  3. 토크는 전압의 제곱에 비례해, 전압이 떨어지면 가속이 느려지고 심하면 정격 속도까지 오르지 못합니다.

6.1–6.2 N 설계의 최소 토크와 구속 피상전력 (표 1·2) Design N torques and locked-rotor apparent power

숫자
110 kW 4극 설계 N: 최소 토크 구속 1 · 최소 0.8 · 최대 1.7 TN, Sl/PN 최댓값 10 kVA/kW.
예
구속 전류 7 In인 아래 예의 전동기는 Sl/PN = 8.57로 한도 이내입니다.
Y 설계
NY·HY는 Y-Δ 기동을 전제로 한 등급입니다. Y 결선에서 토크가 약 1/3이 되므로 그에 맞는 요구를 따로 둡니다(8·11절).

60034-1 허용차 Tolerances (IEC 60034-1 Table 21)

숫자
구속 전류 +20 %, 구속 토크 -15 %. 카탈로그 7 In은 실제 최대 8.4 In일 수 있습니다.

손계산 예: 기동 방식 비교 Worked example: starting methods

1 000 kVA 변압기(uk 6 %, 전원 520 MVA), 같은 모선에 기존 부하 400 kVA, 구리 95 ㎟ 50 m, 110 kW 380 V 전동기(In = 205 A, 구속 전류 7 In, 기동 역률 0.3, 구속 토크 2.0 TN).

방식선전류모선 전압전동기 단자기동 토크
직입 DOL1274 A (6.2 In)93.5 %89.0 %1.58 TN
Y-Δ454 A (2.2 In)96.7 %54.9 %0.60 TN
단권변압기 65 % 탭570 A (2.8 In)96.2 %61.3 %0.75 TN
소프트스타터 3.5 In 제한716 A (3.5 In)95.6 %50.0 %0.50 TN

기동 전 모선은 기존 부하 때문에 이미 98.4 %. 직입은 모선을 93.5 %까지 떨어뜨리지만 토크 1.58 TN으로 넉넉하고, Y-Δ는 전압강하를 크게 줄이지만 토크가 0.60 TN으로 낮아 부하 토크가 큰 기계는 가속하지 못할 수 있습니다. 전압강하와 가속 토크를 함께 봐야 합니다.

DOL dips the bus to 93.5 % but gives ample torque; star-delta greatly reduces the dip but leaves only 0.60 TN.

근사: 모선 강하 ≈ Sst/(Sk + Sst). 변압기 2차 Sk ≈ 1/(1/520 + 0.06/1) ≈ 16.1 MVA, 직입 Sst ≈ 0.94 MVA → ≈ 5.5 %(정밀 계산 5.1 %).

④ 숫자 모음 The numbers in one table

항목값근거
토크와 전압T ∝ U² (80 % → 64 %)기본 원리
Y-Δ 선전류·토크직입의 약 1/3기본 원리
110 kW 4극 N 최소 토크Tl 1 · Tu 0.8 · Tb 1.7 TN표 1
110 kW N Sl/PN 최댓값10 kVA/kW표 2
허용차구속 전류 +20 %, 구속 토크 −15 %60034-1 표 21
모선 전압 실무 기준 (예)기동 중 85~90 % 이상규격 밖

⑤ 계산기로 확인 Check it with the calculator

전동기 기동 계산기에서 기동 방식, 토크-속도 곡선, 가속 시간, 보호 협조까지 확인할 수 있습니다.

⑥ 함정과 원문 확인 Traps and source notes

  • 모선 강하 한도는 규격에 없음: "60034-12가 15 %를 허용한다" 같은 설명은 틀립니다. 한도는 설계 기준과 같은 모선 기기의 요구로 정합니다.
  • 카탈로그값은 대표값: 허용차를 반영한 불리한 쪽(전류 +20 %, 토크 −15 %)도 확인합니다.
  • E 설계 (NE·HE): 고효율 전동기는 구속 피상전력 한도가 별도 표(표 3)에 있습니다. 같은 출력이라도 기동 전류가 더 클 수 있습니다.
  • 발전기 기동: 과도 리액턴스가 커서 전압강하가 훨씬 큽니다.
  • 과부하 계전기 트립 등급(10·20·30)이 기동 시간보다 짧으면 기동 중 트립합니다.

확인 퀴즈 Check your understanding

결과는 이 브라우저에만 저장됩니다 · saved only in this browser

Q1. 전동기 단자 전압이 정격의 80 %로 떨어지면 기동 토크는 대략?At 80 % terminal voltage the starting torque is about…
Q2. Y-Δ 기동의 선전류와 기동 토크는 직입 대비 약 얼마인가?Star-delta line current and torque relative to DOL?
Q3. KS C IEC 60034-1의 허용차로 보면, 카탈로그 구속 전류 7 In인 전동기의 실제 구속 전류는 최대 얼마까지 가능한가?With IEC 60034-1 tolerances, a catalogue 7 In locked-rotor current may actually be up to…

계산기로 확인하기 Try it in the calculators

규격 원문의 문장과 표를 옮기지 않고 풀어 썼으며 조항 번호로 근거를 밝혔습니다. 그림은 이 사이트에서 직접 그렸습니다. · Paraphrased with clause references; figures drawn by this site.