6.9 전동기

Motors

 

(1) IEC 34-14(1996년) [베어링 및 축진동 규격]

① 베어링 하우징 진동 허용치

축 직경이 56 ㎜ 이상되는 직류 및 3상 교류기에서, 두 가지 기초 형태(전동기를 스프링이나 고무 같은 탄성 기초 위에 설치 혹은 육중한 기초 위에 단단히 고정 설치)에 대한, 3가지 진동 등급에서의 진동 허용치는 표 12-19와 같다. 여기서 N은 Normal, R은 Reduced 그리고 S는 Special을 뜻한다.

2극 교류기의 경우, 전력 계통 2배 주파수에서 상당한 진동이 발생할 수 있으며, 이 진동 성분을 정확하게 측정하기 위해서는, 기기 Foot 부위에서 측정한, 수평 및 수직방향 최대 진동 속도값이, 인접 베어링에서 측정한, 각 수평 혹은 수직 방향 최대 진동 속도값의 25%를 초과하지 않을 만큼, 기기를 기초에 견고히 고정시킨 다음 측정해야 한다. 축높이가 H〉225 ㎜이고, 2배 전력계통 주파수 진동이 있는 기기의 경우, 견고한 기초에 고정시켜 시험을 실시하되, 진동치가 표 12-19의 H〉400 ㎜인 기기의 강성 기초에서의 진동치를 초과해서는 안된다.

축방향 베어링 진동 평가는 베어링의 기능과 구조에 따라 다르다. 추력 베어링의 경우, 축방향 진동값은, 슬리브 베어링의 Metal Liner나, 혹은 구름베어링의 부위에 손상을 줄 수 있는 Thrust Pulsation과 관련이 있다. 이 베어링의 축방향 진동 평가는 횡진동 측정시와 같으며, 표 12-19의 허용치가 적용된다.

표 12-19 축높이 H(㎜)에 따른 진동 허용치(㎜/s rms) 

 

탄 성 기 초

강성 기초

진동

등급

정격속도

rev/min

56〈H≤132

132〈H≤225

225〈H≤400

H〉400

H〉400

N

600 to 3600

1.8

2.8

3.5

3.5

2.8

R

600 to 1800

0.71

1.12

1.8

2.8

1.8

〉1800 to 3600

1.12

1.8

2.8

2.8

1.8

S

600 to 1800

0.45

0.71

1.12

 

 

〉1800 to 3600

0.71

1.12

1.8

 

 

주의

1. 진동 등급이 명시되어 있지 않으면, 진동 등급은 N으로 간주.

2. 공작 기계용으로는 때때로 진동 등급이 R이 요구됨. S등급용 기기는 극소의 진동이 요구되는 특수 기기 구동용에 사용되며, 축높이가 400 ㎜ 이하인 기기에만 S 등급을 적용할 수 있음.

3. 표 12-19의 진동치보다 더 낮은 진동치를 필요로 하는 기기의 경우, 0.45; 0.71; 1.12; 1.8 그리고 2.8 ㎜/s 값 중에서 선택토록 권함.

4. H〉400 ㎜인 기기의 경우는, 두 가지 기초 형태에 모두 적용하여 진동을 측정할 수 있으나, 사전 협의된 것이 없으면, 제작사 측에 의해 결정됨.

5. 측정 장비의 측정 오차가 ±10% 정도 될 수 있다는 것을 고려해야 함.

6. 기기 자체 Balance가 잘 되어 있고, 진동 등급도 위 기준표에 부합되어도, 현장에 설치되었을 경우, 적절하지 못한 기초, 피구동기의 반작용 등 여러 원인에 의해, 높은 진동이 나타날 수 있음. 또한, 기기 회전체의 조그만 잔류 불평형에 의해 발생한 구동 장치의 고유 진동 주파수가 가진 주파수와 거의 일치하면, 진동 발생 근원이 될 수 있음. 이럴 경우, 기기뿐만 아니라, 장치 각 구성부위에 대해서도 점검을 실시해야 함.

7. Feet 부위가 없거나, 혹은 Feet 부위를 높여 놓은 경우나, 또는 수직 장착형 기기일 경우, 이 기기의 축 높이는, 동일 기초 프레임 상태에서의 Foot- mounting형, 수평축 기기의 축높이로 간주해야 함.

 

② 상대 축진동 허용치

상대 축진동 측정은 슬리브 베어링이 설치된, 정격 1000 ㎾ 이상인 2극 및 4극기에 대해서만 실시토록 권장함.

축진동 측정용 변환기 설치가 가능토록 특별한 장치가 되어 있는, 슬리브 베어링을 가지는 기기의 상대 축진동 변위 허용치는 표 12-20과 같다. 이 허용치는 앞 ①항의 요구 조건 이외 추가로 요구되는 사항이 있다

표 12-20 최대 축진동(Sp-p)과 최대 Runout의 허용치 (㎛)

진동 등급

극 수

최대 상대 축 변위값

최대 run-out

N

2

70

18

4

90

23

R

2

50

12.5

4

70

18

주의 : 1. 중요 기기인, 고속 구동기에 대해서 때때로 진동등급 R이 적용됨.

2. 위의 모든 제한치는 50 ㎐ 및 60 ㎐ 둘 다 적용됨.

3. 최대 상대 축변위 허용치는 Run-out 값을 포함.

 

 

(2) NEMA MG1(1993년) [베어링 및 축진동 규격]

① 베어링 하우징 진동 허용치

그림 12-34는 진동기의 진동 허용치를 나타낸 것으로 무부하, 커플링이 연결 안된, 스프링이나 고무 같은 탄성 기초 위에 설치된 기기에 대한 것이며, 강성 기초 위에 설치된 경우의 진동 허용치는 이 값에 0.8배를 곱한 것으로 한다.

탄성 기초에 장착된 표준 기기의 경우, 그림 12-34 최상부 곡선의 속도치를 초과해서는 안된다. 예를 들어, 회전주파수에서의 허용치는 표 12-21과 같다.

그림 12-34에 있는 제한값 0.15(표준 기기)보다 더 낮은 진동값이 요구되는 특수 기기의 경우, 진동값은 그림 12-34의 여러 곡선에 나타난 허용치를 초과하지 않아야 한다. 이 낮은 진동값(즉 0.08, 0.04, 0.02 혹은 0.01)이 적용되는 기기는 제작자와 구매자간의 동의에 따른다.

 

[주] 일정한 변위선과 일정한 속도선의 교차점은 약 20 ㎐이며, 일정한 속도선과 일정한 가속도선의 교차점은 진동허용치 0.15, 0.08 및 기타에 대하여 각기 400, 700 및 1500 ㎐이다.

 

진동 제한값

기 기 형 태

(일반적인 예)

0.15

0.08

0.04

0.02

0.01

표준 산업용 전동기류(상업 및 주택용)

공작기계용 전동기류(특수 사양의 중․대형 전동기)

그라인더용 전동기류(특수 사양의 소형 전동기)

정밀 스핀들 및 그라인더용 전동기류

특수 사양의 정밀 전동기류

그림 12-34 탄성 기초 위에 설치된 전동기의 진동 허용치

 

표 12-21 필터링하지 않은 진동 허용치 

Speed

rpm

회전주파수

속도, in/peak

(㎜/s)

3600

1800

1200

900

720

600

60

30

20

15

12

10

0.15(3.8)

0.15(3.8)

0.15(3.8)

0.12(3.0)

0.09(2.3)

0.08(2.0)

 

② 상대 축진동의 허용치

견고한 기초에 고정한 상태에서의 슬리브 베어링이 장착된 표준 기기의 상대 축진동 허용치는 전기적 및 기계적인 Runout값을 포함하여, 표 12-22의 값을 초과하지 말아야 한다. 또한 표 12-22에 있는 상대 축진동 값보다 더 낮은 값이 요구되는 특수 기기의 진동값은, 전기적 및 기계적 Runout값을 포함하여 표 12-23의 값을 초과하지 말아야 한다.

표 12-22 표준 기기의 필터링 되지 않은 최대 상태 축변위(Sp-p) 제한치

속도

rpm

최대 상대 축변위

(Peak-to-Peak)

3600

1800

≤1200

0.0020 inch(50 ㎛)

0.0028 inch(70 ㎛)

0.0030 inch(76 ㎛)

 

표 12-23 특수 기기의 필터링 되지 않은 최대 상대 축변위(Sp-p) 제한치

속도

rpm

최대 상대 축변위

(Peak-to-Peak)

3600

1800

≤1200

0.0020 inch(50 ㎛)

0.0028 inch(70 ㎛)

0.0030 inch(76 ㎛)

 

(3) API 541(1987년) [베어링 및 축진동 규격]

API 541은 250마력 이상의 농형 유도전동기에 관한 규격으로 기기가 강성 기초 위에 견고하게 설치된 경우의 진동 허용치이다.

그림 12-35는 슬리브 베어링을 가지는 전동기의 베어링 하우징에서 측정한 진동허용치이고, 그림 12-36은 슬리브 베어링을 가지는 전동기의 축에서 측정한 진동허용치 이며, 그림 12-37은 구름베어링을 가지는 전동기의 베어링 하우징에서 측정한 진동 허용치이다.

그림 12-35 슬리브 베어링을 가지는 전동기의 베어링 하우징에서의 진동 허용치
[축방향 진동허용치는 그림에 있는 값인 반경 방향의 값의 0.8배로 한다].

 

그림 12-36 슬리브 베어링을 가지는 전동기의 축진동 허용치[Runout 값이 포함된 것임]

 

그림 12-37 구름베어링을 가지는 전동기의 베어링 하우징에서의 진동허용치
[축방향 진동 허용치는 그림에 있는 값인 반경방향의 값의 0.8배로 한다].

 

TRAC Mark INCOSYS