코로나 방전은 매끄럽지 않은 도체에 의해 불균일한 전기장이 생성될 때 발생합니다. 불균일한 전기장 주변, 특히 곡률 반경이 작은 전극 근처에서 전압이 특정 수준까지 상승하면 공기의 이온화로 인해 방전이 발생하여 코로나가 형성됩니다.
코로나 발생 조건을 살펴보면, 불균일한 전기장, 매끄럽지 않은 도체, 그리고 충분히 높은 전압이 코로나 발생의 필수 조건임을 알 수 있습니다. 따라서 코로나는 고전압 모터의 권선 끝단에서 발생하며, 특히 정격 전압이 6kV 이상인 모터의 경우 고정자 권선에서 코로나가 더욱 두드러지게 나타나고, 전압이 높을수록 코로나 문제는 더욱 심각해집니다. 그러므로 고전압 모터의 권선에는 특수 전자기선이나 권선 외부에 저항 테이프를 감는 등의 코로나 방지 처리가 적용됩니다. 고전압 모터의 코로나 문제에 대해서는 어느 정도 이해가 되어 있다고 볼 수 있습니다. 그렇다면 왜 가변 주파수 모터에서도 코로나가 발생하는 것일까요?
가변 주파수 모터는 가변 주파수 드라이브(VFD)로 구동됩니다. 가변 주파수 드라이브에서 출력되는 전압은 산업용 주파수의 전원 공급 장치처럼 정현파가 아니라 급격한 상승과 하강을 보이는 구형파입니다. 이러한 특수한 펄스 파형으로 인해 모터 입력 전압에 정격 전압의 두 배에 달하는 주기적인 피크 과전압이 발생합니다. 이 펄스 과전압은 매우 빠른 속도로 발생하기 때문에 모터 권선의 전기장 분포에 심각한 불균일성을 초래합니다. 대부분의 가변 주파수 모터는 저전압 모터이지만, 이러한 특수한 전원 공급 방식 때문에 권선 내 전기장 불균일성이 발생합니다.
모터의 권선 수와 각 권선의 길이 특성을 고려할 때, 저전압 고출력 모터 권선에서 첫 번째와 마지막 권선은 거의 모든 전압 진폭을 받게 되며, 모터 권선에서 가장 문제가 발생하기 쉬운 부분입니다. 더욱이, 권선 매립 공정을 분석해 보면 첫 번째 권선 코일이 상대적으로 더 큰 손상을 입을 가능성이 높으므로 위험도가 더 큽니다. 이러한 이유로 많은 모터 제조업체는 첫 번째와 마지막 권선에 특별한 보호 장치를 제공합니다. 저전압 고출력 가변 주파수 모터의 경우, 불균일한 자계 강도와 펄스의 급격한 피크 전압으로 인해 모터 권선 끝단에서 코로나가 발생할 수 있는 기본 조건이 형성됩니다. 가변 주파수 모터에서 코로나 발생을 방지하기 위해서는 가변 주파수 모터 권선에 특수 코로나 방지 전자석을 사용하고, 첫 번째와 마지막 권선에 특별한 보호 조치를 취해야 합니다.
게시 시간: 2025년 7월 31일