[FA] 모터 스타터 종류와 기동 전류 억제 방식
⚙️ 모터 스타터 종류와 기동 전류 억제 방식: 자동변압기 방식과 인버터는 다르다
산업 현장에서 전동기를 안정적으로 구동하기 위한 기본 장치가 **모터 스타터(Motor Starter)**입니다. 이 글에서는 대표적인 스타터 방식들과 **기동 전류(Inrush Current)**를 억제하는 방식들을 소개하고, 특히 혼동하기 쉬운 **자동변압기 방식(Autotransformer Starter)**과 **인버터(VFD)**의 차이를 명확히 구분하여 설명하겠습니다.
✅ 1. 모터 스타터란?
모터 스타터는 전동기를 **기동(start), 정지(stop)**시키고, 과부하 보호 기능을 제공합니다. 특히 **기동 시 발생하는 순간적인 고전류(기동 전류)**를 얼마나 잘 제어하느냐가 시스템 안정성에 핵심적인 요소입니다.
🧩 2. 대표적인 모터 스타터 방식
📌 1) Across-the-Line (직입 기동)
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특징: 정격 전압을 그대로 인가해 바로 구동
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기동 전류: 정격 전류의 6~8배 발생
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장점: 단순하고 저렴함
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단점: 큰 기동 전류로 전원 및 부하에 부담
📌 2) Across-the-Line Reversing (역회전 직입 기동)
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정/역회전을 모두 제어 가능
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전류 특성은 위와 동일 (기동 전류 큼)
⚡ 3. Reduced-Voltage Starters (기동 전류 억제 방식)
✅ 1) Part-Winding Starter
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모터 권선의 일부만 먼저 연결 후 전체 연결
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일정 조건에서만 사용 가능 (모터 구조에 따라 제한)
✅ 2) Two/Multi-Speed Starter
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저속 → 고속 순으로 전환
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다속도 모터에 적용
✅ 3) Reactor/Resistor Starter
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전원과 모터 사이에 리액터(코일) 또는 저항 삽입
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기동 시 전압 강하를 유도해 전류 억제
✅ 4) Wye-Delta (Y-Δ) Starter
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초기에 Y결선으로 낮은 전압 공급 → 이후 Δ결선으로 전환
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일반적인 대형 모터 기동 방식
🔋 4. Autotransformer Starter (자동변압기 방식)
✔️ 작동 원리
자동변압기를 통해 전동기 기동 시 전압을 50%, 65%, 80% 수준으로 낮춰 공급합니다. 일정 시간이 지나면 바이패스 접촉기를 통해 전압을 정격 수준으로 전환합니다.
✔️ 특징
| 항목 | 설명 |
|---|---|
| 구성 | 자동변압기 + 접촉기 (전압 탭 선택 가능) |
| 기동 전류 억제 | 정격 전류의 약 30~60% 수준으로 감소 |
| 장점 | 기동 시 전류와 토크를 안정적으로 줄일 수 있음 |
| 단점 | 가격이 Y-Δ 방식보다 높고, 구조가 다소 복잡함 |
✔️ 주의사항
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기동 시에만 작동하며, 운전 중에는 정격 전압으로 직접 연결
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속도 제어 기능은 없음
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오로지 기동 전류 억제를 위한 장치
⚙️ 5. 인버터(VFD, Variable Frequency Drive)와의 차이
❓ 자동변압기 방식 = 인버터?
절대 아닙니다. 기능과 작동 원리가 완전히 다릅니다.
| 항목 | 자동변압기 스타터 | 인버터 (VFD) |
|---|---|---|
| 전류 제어 | 기동 시 전압만 낮춤 | 주파수와 전압 모두 제어 |
| 속도 제어 | 불가능 | 가능 (무단속도 제어) |
| 사용 목적 | 기동 전류 억제 | 부드러운 기동, 정지, 속도 제어, 에너지 절약 |
| 동작 범위 | 기동 시에만 동작 | 기동 |
| 가격 | 중간 | 상대적으로 고가 |
| 구성 | 변압기 + 접촉기 | 정류기 + 인버터 + 컨트롤 회로 등 전자장치 |
🌡️ 6. UL 508A 기준의 ‘주위 온도’ 정의
산업용 제어반 설계에서 중요한 또 하나의 요소는 **주위 온도(Ambient Temperature)**입니다.
UL 508 및 UL 508A에서는 제어반 내부 온도가 아니라, 제어반 외부 약 1.2m(3~4피트) 떨어진 지점에서 측정한 공기 온도를 기준으로 합니다.
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기준 온도: 40°C (104°F) 이하
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영문 명칭: Surrounding Air Temperature
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설계 시 주의: 내부 온도는 열 방출, 팬, 히트 싱크 등으로 따로 관리 필요
🧾 마무리 요약
| 구분 | 설명 |
|---|---|
| 직입 기동 | 간단하나 기동 전류 큼 |
| 기동 전류 억제 방식 | Part-winding, Y-Δ, 자동변압기 등 |
| 자동변압기 | 기동 시 전압을 낮춰 전류 억제, 속도 제어 X |
| 인버터(VFD) | 전압·주파수 모두 제어하여 속도 제어까지 가능 |
| UL 508A 주위 온도 | 제어반 외부 공기 온도 기준 (40°C 이하) |
📚 참고 자료
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UL 508A Industrial Control Panels: https://www.ul.com/resources/ul-508a-industrial-control-panels
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NFPA 70 (NEC), NFPA 79: 산업용 전기 기계 표준
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Siemens, Schneider, ABB 전동기 보호 장치 기술 자료
전동기 기동 방식은 설비의 용도와 환경에 따라 적절히 선택해야 하며, 기동 전류 억제를 위한 방식과 속도 제어를 위한 방식은 구분해서 이해하는 것이 중요합니다.
인버터와 자동변압기는 이름이 비슷해도 완전히 다르다는 점을 꼭 기억하세요!
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