NEC 법규/전동기

모터, 전동기의 과부하 보호장치(Overload Protection), FLA(완전 부하 전류), 고정자 전류(LRC), 연속 사용 모터(Continuous-Duty Motors), 단락보호장치(퓨즈) 뜻, 개념, 의미

NEC MASTER 2025. 3. 16. 13:15
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🎯 NEC

 

430.32 Continuous-Duty Motors.

 

430.32 연속 사용 모터(Continuous-Duty Motors) 과부하 보호 기준

 

(A) More Than 1 Horsepower.

 

(A) 1마력(HP) 이상의 모터

 

Each motor used in a continuous duty application and rated more than 1 hp shall be protected against overload by one of the means in 430.32(A)(1) through (A)(4).

 

연속 사용(Continuous Duty) 용도로 사용되며 1마력(HP) 이상인 모터는 430.32(A)(1)~(A)(4) 중 하나의 방법을 통해 과부하(Overload) 보호를 받아야 한다.

 

 

(1) Separate Overload Device.

 

(1) 별도의 과부하 보호 장치(Separate Overload Device) 사용

 

A separate overload device that is responsive to motor current.

 

모터 전류에 반응하는 별도의 과부하 보호 장치를 사용할 수 있다. 

 

This device shall be selected to trip or shall be rated at no more than the following percent of the motor nameplate full-load current rating:

 

이 장치는 모터 명판의 정격 부하 전류(FLA) 를 기준으로 설정되며, 아래 기준을 초과하지 않아야 한다.

 

 

Motors with a marked service factor 1.15 or greater      125%

Motors with a marked temperature rise 40°C or less      125%

All other motors                                                                115%

 

✅ (1) 서비스 팩터(Service Factor, SF) 1.15 이상인 모터 → 125% 적용
✅ (2) 온도 상승(Temperature Rise)이 40°C 이하로 표시된 모터 → 125% 적용
✅ (3) 그 외 모든 모터 → 115% 적용

 

즉, 특정 조건(SF ≥ 1.15 또는 온도 상승 ≤ 40°C)이 있는 경우 125%로 보호 기준이 높아지고, 그 외 모터는 115% 기준이 적용됨.

 

 

NEC(전기 코드) 기준에서 말하는 Continuous-Duty Motors는 지속적으로 작동할 수 있는 모터를 의미합니다. 즉, 이 모터는 과열되지 않고, 정해진 시간 동안 연속적으로 작동할 수 있도록 설계되어 있습니다. 일반적으로 이런 모터는 열을 효과적으로 방출할 수 있게 만들어져 있어서 계속해서 부하를 받을 수 있습니다.

 

 

  • Service Factor (SF) → 모터가 정격 전력보다 더 높은 부하에서 작동할 수 있는지 나타내는 값. 이 모터에는 서비스 팩터가 없으므로, 정격 전류 이상으로 사용하면 안 됨.

  • Marked Temperature Rise → 모터의 내부 온도가 정상 작동 시 얼마나 상승하는지 표시하는 값인데, 이 모터에는 해당 정보가 없음.

    ✅ 즉, 이 모터는 정격 전류를 초과해서 사용할 여유가 없고, 온도 상승에 대한 정보도 없으므로 NEC 기준에서 정해진 보호 규정을 그대로 적용해야 한다!

 

🎯 FLA(완전 부하 전류)와 LRC(고정자 전류)를 쉽게 설명하면?

1️⃣ **FLA(완전 부하 전류)**는 모터가 정상적으로 작동할 때의 전류야.


2️⃣ **LRC(고정자 전류)**는 모터가 멈춘 상태에서 시작할 때 순간적으로 흐르는 높은 전류야.

 

하지만, 과부하 보호를 계산할 때는 FLA를 사용해!

 

모터의 LRC(Locked Rotor Current, 고정자 전류)는 보통 "잠김 로터 전류" 또는 **"고정자 잠김 전류"**라고 표현됩니다.

LRC는 모터가 정지 상태에서 시작될 때 발생하는 고정자 전류를 의미합니다. 이때 모터의 로터가 고정되어 있기 때문에 전류가 매우 커집니다. 모터가 처음 시작할 때, 로터가 회전하지 않으면 저항이 없어서 전류가 급격히 증가하며, 이 전류는 모터의 정격 전류보다 몇 배가 될 수 있습니다.

따라서 LRC는 모터의 설계에서 중요한 요소 중 하나로, 모터가 시작될 때 전류에 대한 안전성, 보호 장치, 그리고 전력 시스템의 설계에 영향을 미칩니다.


3️⃣ NEC 코드에 따르면 과부하 보호장치는 FLA의 115% 이하로 설정해야 해.

 

🔹 왜 과부하 보호장치는 FLA(Full Load Amperes) 기준으로 설정할까?

네, 핵심 포인트는 고정자 전류(LRC, Locked Rotor Current) 는 순간적인 값이기 때문에 지속적으로 발생하는 FLA(정격 전류)를 기준으로 보호 장치를 설정해야 한다는 점입니다.

📌 1. 고정자 전류(LRC)와 과부하 보호 기준 차이

  • 고정자 전류(LRC, Locked Rotor Current)
    → 모터가 시동할 때 순간적으로 발생하는 높은 전류 (보통 FLA의 5~8배).
    → 짧은 시간 동안만 발생하고, 정상적으로 회전하면 빠르게 감소.

 

  • 정격 전류(FLA, Full Load Amperes)
    → 모터가 정상적으로 회전하면서 부하를 운반할 때 흐르는 전류
    → 지속적으로 작동하는 기준 전류이므로 이 값을 기준으로 보호 장치를 설정해야 함.

📌 2. 과부하 보호 장치(Overload Protection)는 무엇을 보호할까?

과부하 보호 장치는 모터가 지속적으로 높은 부하를 받을 때 손상되는 것을 방지하는 역할을 합니다.

  • FLA 기준으로 보호하면, 모터가 장시간 과부하 상태에서 과열되거나 손상되지 않도록 차단할 수 있음.
  • 만약 LRC를 기준으로 설정하면?
    • LRC는 짧은 순간만 지속되므로, 이 값을 기준으로 보호 장치를 설정하면 정상적인 기동 과정에서도 차단될 가능성이 큼.
    • 즉, 모터가 정상적으로 시동할 수 없게 됨.

✅ 결론:

  • 고정자 전류(LRC)는 순간적이므로 모터가 버틸 수 있다고 가정!
  • 과부하 보호 장치는 지속적인 운전 상태를 보호해야 하므로 FLA(정격 전류)를 기준으로 설정!
  • 과부하 보호는 "오래 지속되는 과부하"를 방지하는 것이 목적이고, "짧은 순간의 고전류"는 모터가 버틸 수 있다고 보는 것!

📌 3. LRC 보호는 필요 없을까?

  • 모터가 기동할 때 너무 긴 시간 동안 LRC가 유지되면(예: 기동 불량), 별도의 시동 보호 장치(Instantaneous Protection) 가 필요함.
  • 이를 위해 "단락 보호 장치(Short Circuit Protection)" 가 별도로 존재하며, 퓨즈나 차단기(Breaker) 등이 이를 담당함.
  • 즉, LRC 보호는 단락 보호 장치가, 지속적인 과부하는 FLA 기준의 과부하 보호 장치가 담당!

✅ 이렇게 각각의 역할이 다르기 때문에, 과부하 보호는 FLA 기준으로 설정하는 것이 맞음! 🚀

 

 

📌 왜 과부하 보호 장치는 LRC에서 즉시 동작하지 않을까?

과부하 보호 장치는 "일정 시간 동안 지속적인 과부하 상태" 를 감지하고 동작하는 장치입니다.
즉, 순간적인 전류 급증(LRC)에는 반응하지 않고, FLA(정격 전류)보다 일정 비율 이상 높은 전류가 일정 시간 지속될 때 동작합니다.

✅ FLA 58A 가정, 과부하 보호 기준 66.7A → LRC(200A이라 가정)에서 즉시 차단되지 않는 이유:

  1. 과부하 보호 장치는 즉시 동작하지 않음!
    • 과부하 보호 장치는 전류가 설정값(예: 66.7A)을 초과하더라도, 즉시 차단되지 않고 일정 시간 후에만 동작하도록 설계됨.
    • 전류가 순간적으로 높아도 일정 시간이 지나면 줄어든다고 가정하기 때문.
    • 예를 들어, 모터가 정상적으로 기동하면 수 밀리초~수 초 내에 200A에서 정상 전류(58A)로 내려옴.
  2. LRC(고정자 전류)는 순간적인 전류이므로, 과부하 보호 장치는 이를 무시
    • 모터가 기동할 때 LRC(200A) 가 순간적으로 흐르지만, 수 초 내에 정상 전류(58A)로 줄어듦.
    • 이 짧은 시간 동안 과부하 보호 장치는 동작하지 않도록 설계됨.
  3. LRC 보호는 "단락 보호 장치(Breaker, 퓨즈)"가 담당
    • LRC가 너무 길게 지속되면, 과부하 보호 장치가 아니라 단락 보호 장치(Short Circuit Protection, Instantaneous Protection) 가 먼저 개입하여 차단함.
    • 즉, 과부하 보호 장치는 LRC에서 동작하지 않고, LRC가 너무 오래 지속될 때는 별도의 보호 장치가 작동하는 구조.

📌 비유로 이해하기 🚗

🚗 자동차 시동을 켤 때 순간적으로 엔진 RPM이 확 올라갔다가 안정되는 것과 같음!

  • 시동을 켜자마자 순간적으로 RPM이 높아지지만, 몇 초 후 정상적인 아이들링 상태로 돌아옴.
  • 이때 "RPM이 순간적으로 높다" 고 해서 "차량 엔진 보호 장치가 즉시 개입하여 시동을 꺼버리면 안 됨!"
  • 즉, 순간적인 급상승은 정상적인 현상이므로, 이를 보호하는 방식이 다르게 적용되는 것!

📌 결론

✅ LRC(200A)는 순간적인 전류이므로, 과부하 보호 장치(66.7A 기준)가 즉시 동작하지 않음!
✅ 과부하 보호 장치는 "일정 시간 동안" 지속적으로 높은 전류가 흐를 때만 동작!
✅ LRC가 너무 오래 지속되면? → 단락 보호 장치(Breaker, 퓨즈)가 먼저 개입하여 차단!

즉, 과부하 보호는 "오래가는 과부하"를 방지하는 것이고, "순간적인 기동 전류"는 무시하도록 설계된 것! 🚀

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