전기기기의 외함은 주변의 설치환경, 운전상태 및 조건등에 따라 내부의 충전부위 및 운동부위를 보호하여야 하므로
매우 중요하며 이런 조건들에 적합하게 선정될 수 있도록 예전에는 다음과 같이 IP 등급과 NEMA Type 으로 구분되어
있었으나 현재는 통합되어 IP 등급이 표준으로 되어 있다.
1) IP 보호등급
예) IP O O (앞숫자 : 고형물체에 대한 보호, 뒷숫자 : 물에 대한 보호)
1st Number |
보호등급 |
2nd Number |
보호등급 |
0 |
고형 물체에 대한 비보호 |
0 |
물에 대한 비보호 |
1 |
지름 50mm 초과 고형물체 |
1 |
수직낙하 물방울 |
2 |
길이 80mm 이내 및 지름 12mm 초과 고형물체 |
2 |
수직과 15도 경사의 낙하물방울 |
3 |
지름 2.5mm 이상의 공구등과 같은 고형물체 |
3 |
수직과 60도 경사의 뿌리는 물 (Water Spray) 에 대한 보호 |
4 |
지름 1.0mm 이상의 고형물체 |
4 |
모든 방향으로 튀는 물 (Water Splash) 에 대한 보호 |
5 |
방진 (Dust Protected) |
5 |
모든 방향의 노즐에서 분사되는 Water Jet 에 대한 보호 |
6 |
완전방진 (Dust Tight) |
6 |
큰 파도에 대한 보호 |
|
|
7 |
물속에 담그었을 때의 보호 (Immersion) |
|
|
8 |
계속 침몰상태의 보호 (Submersion) |
예를 들어 옥외형 기기의 표준 등급인 IP 54 는 Dust Protected & Water Splash 에 대한 보호구조를 의미하며 옥내형의
표준 등급인 IP 40 은 지름이 1.0mm 이상의 고형 물체에 보호 및 물에 대해서는 비보호 구조임을 의미한다.
2) NEMA Type 보호등급
Type | 사용장소 |
사용지역 |
보호등급 |
1 | 실내 |
비방폭 |
비환기 구조 및 환기구조로 나뉘며 오염물질에 보호됨 |
2 | 실내 |
비방폭 |
Type 1 과 같으며 물에 대한 보호 추가 |
3 | 실외 |
비방폭 |
먼지, 비 , 진눈개비에 대한 보호, 내부응측 및 결빙허용 |
3R | 실외 |
비방폭 |
Type 3 과 같므며 뿌리는 비에 보호되는 구조 |
3S | 실외 |
비방폭 |
Type 3 과 같으며 외부에 얼음 형성 시에도 동작가능 구조 |
4 | 실내/실외 |
비방폭 |
호스로 직접 쏘거나 뿌리는 물에 보호됨, 내부응측 및 결빙허용 |
4X |
|
비방폭 |
Type 4 와 같으나 부식에 대한 보호가 추가 |
5 | 실내 |
비방폭 |
먼지 및 낙하물질에 대한 보호구조, 내부응축 허용 |
6 | 실내/실외 |
비방폭 |
얕은 물에 임시 침수 시 방수 되며 외함에 얼음형성 시 손상되지 않는 구조, 내부결빙, 응측 및 부식허용 |
6P |
| 비방폭 | Type 6 과 같으며 장시간 침수에도 방수 되는 구조 |
7 | 실외 | 방폭 | 가스에 대한 내압방폭 구조 (Flameproof) |
8 | 실내/실외 | 방폭 | 유입방폭 구조 (모든 Arcing 소자가 기름 속에 잠김) |
9 | 실내 | 방폭 | 분진에 대한 방폭 구조 |
10 | 실내/실외 | 방폭 | 광산 및 보건소 |
11 | 실내 | 비방폭 | 오염성 액체 및 가스 보호구조, 내부응축 및 결빙허용 |
12 | 실내 | 비방폭 | 먼지, 오염물질 및 방울로 떨어지는 비부식성 액체 보호구조 |
12K | 실내 | 비방폭 | Type 12 와 같으며 간단한 공구로서 외항의 덮개를 분리 할 수 있는 Knockout 을 가진 구조 |
13 | 실내 | 비방폭 | 먼지, 뿌리는 물, 비부식성 냉각수에 대한 보호구조, 내부응축 허용 |
모터에 적용되는 외함 구조
모터의 외함 구조는 개방형 (Open Type) 과 전폐형 (Totally Enclosed Type) 으로 크게 구분되며 이들은 각각 다시 여러가지로
구분된다. 다음에 설명되는 것들이 대부분 우리가 사용하는 것에 해당되며, 모터의 외함 구조는 냉각작용에 아주 중요한 역활을
하므로 상세히 기술토록 하겠다.
① 개방형 (Open Type)
전동기 주위의 외부공기가 직접 내부를 순환하여 냉각하는 방식으로써 범용적으로 적용되는 다음의 3가지를 설명한다.
ODP (Open Drip Proof)
- 낙하각도가 수직과 15도 이내인 액체나 고체가 들어갈 수 없도록 외부공기 순환용 냉각 Opening 을 가진 구조의 외함
WP I (Weather Protected I)
- ODP Type 의 Opening 에 통상 스크린 등을 설치하여 손가락이나 막대기 등이 들어갈 수 없는 구조의 외함
WP II (Weather Protected II)
- WP I 의 냉각공기 순환통로 구조를 개선하여 외부의 오염물질이 내부의 충전부위 및 운동부위에 직접 도달하지 못하도록
한 구조의 외함
이와 같이 개방형은 외부의 공기가 직접 모터의 내부를 통해 순환하면서 냉각을 하게 되므로 냉각용 공기의 순환통로를 확보하고
공기를 따라 내부에 축척된 미세한 이 물질의 제거를 위해 주기적인 Air Filter 의 Cleaning 및 Stator Coil 의 Cleaning 이 매우
중요하다는 것을 알 수 있다.
② 전폐형 (Totally Enclosed Type)
이것은 내부로 직접 공기를 순환시키는 대신 오함으로 전달된 열을 별도의 팬이나 주변의 공기와 자연적인 열 교환을 통해 냉각
되도록 하는 외함만을 냉각하는 간접 냉각방식으로써 크게 다음과 같이 적용된다.
TEFC (Totally Enclosed Fan Cooled)
- 모터의 외부에서 축에 직결된 별도로 냉각용 팬을 이용하여 외함을 냉각시키는 구조
TEAAC (Totally Enclosed Air-to-Air Cooled)
- TEFC와 동일한 냉각방식이지만 축에 직결된 외부의 팬에 Air Dust 를 설치하고 공기를 외함의 상부에 설치된 Tube 를 통과시켜
내부에서 회함으로 전달된 열을 빼앗는 구조로서 우리가 Tube Cooled 방식이라고 부르는 것이다.
TEWAC (Totally Enclosed Water to Air Cooled)
- 전동기의 외함에 냉각수 순환통로 (Tube) 를 설치하여 냉각수를 강제순환 시키는 방식
TEFV (Totally Enclosed Forced Ventilated)
- TEFC 와 동일한 냉각방식이지만 오함을 냉각시키는 동시에 깨끗한 공기를 내부에 불어넣어 내부를 냉각시키는 구조
TENV (Totally Enclosed Non Ventilated)
- TEFC 와 동일한 냉각방식이지만 축에 직결된 외부의 팬이 없고 오함의 열을 주변공기와 자연적인 열 교환을 통해 열을 뺏도록
하는 것이 다르다.
TEXP (Totally Enclosed Explosion Proof)
- 방폭형 구조로서 내압방폭 (Flame Proof) 을 의미함.
다. 모터의 외함 구조 선정 시 고려사항
개방형의 경우 직접냉각에 다른 효과가 우수하여 모터의 효율적인 운전과 가격 측면에서는 장점이 있지만 구조적으로 취약하여
주기적인 Maintenance 를 통한 비용이 증대하고 고장의 요인이 잠재하는 단점이 있으며 전폐형의 경우 간접냉각에 따른 효율은
약간 저하되는 단점이 있으나 구조적으로 견고하여 고장에 노출될 경우가 극히 적다는 장점이 있다.
따라서 모터의 외함을 선정할 경우에는 이러한 경제성과 안전성의 비교검토가 가장 중요한 요소이며 설치환경, 부하조건 등을
고려하여 선정하는 것이 가장 바람직한 방법이다.