NEC/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.

(A) More Than 1 Horsepower. 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).

 

(1) Separate Overload Device. A separate overload device that is responsive to motor current.

 

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

 

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%

 

 

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

(A) 1마력(HP) 이상의 모터

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) 별도의 과부하 보호 장치(Separate Overload Device) 사용

모터 전류에 반응하는 별도의 과부하 보호 장치를 사용할 수 있다. 이 장치는 모터의 정격 부하 전류(FLA) 를 기준으로 설정되며, 아래 기준을 초과하지 않아야 한다.

✅ (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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