전동기에 사용되는 인버터(Inverter) 정리

이번엔 전동기 속도제어에 필수적으로 사용되는

인버터(Inverter)에 대해 정리해보겠습니다.

 

산업 현장뿐만 아니라 냉동기, AHU, 송풍기, 펌프까지…

전동기가 돌아가는 곳이면 인버터도 따라옵니다.

그만큼 인버터는 실무자라면 꼭 이해하고 있어야 할 핵심 장비입니다.

 

 

Inverter란?

인버터(Inverter)는

교류 전동기의 회전 속도를 자유롭게 조절할 수 있도록

만들어주는 전력변환장치입니다.

 

정확히 말하면,

정해진 주파수(예 : 60Hz)의 교류전원을 받아,

주파수를 변화시켜 전동기 속도를 조절해주는 역할을 합니다.

 

 

✅ 왜 주파수를 바꾸면 속도가 바뀔까요?

3상 유도전동기의 속도는 다음 공식으로 정해집니다.

  N = (120 × f) / p

• N : 전동기 동기속도 (rpm)
• f : 주파수 (Hz)
• p : 극수 (Pole 수)

즉, 주파수(f)를 바꾸면 회전속도(N)가 바뀝니다.

이걸 전기적으로 해주는 장치가 바로 인버터입니다.

 

 

 

 

 

 

인버터의 구성

1. 정류부 (AC → DC)
   - 외부에서 들어온 교류 전원을 직류로 바꿔줍니다.
   - 다이오드 브리지 회로, 컨버터라고도 불립니다.
2. 직류링크부 (DC 저장)
   - 콘덴서 등이 포함되어 있고, 전압을 안정적으로 유지해줍니다.
   - DC 버스라고도 합니다.
3. 인버터부 (DC → 가변 AC)
   - IGBT 등의 반도체 소자를 통해 다시 교류로 전환
   - 이때 주파수와 전압을 조절해 전동기 속도를 바꿔줍니다.

 

 

 

인버터가 실제로 하는 일

• 속도제어
  원하는 속도로 전동기를 운전할 수 있어, 부하에 딱 맞게 제어가 가능
• 에너지 절약
  펌프·송풍기 같은 부하에서는 회전속도만 조금 낮춰도 소비전력은 제곱 또는 세제곱으로 줄어듭니다.
• 부드러운 기동·정지
  기계에 무리가 가지 않도록 서서히 회전수를 높이거나 낮출 수 있음
• 역률개선, 소음저감
  운전 조건 최적화로 시스템 전체의 효율이 올라가고, 진동·소음도 줄어듭니다.
• 자동제어 연동
  외부 신호(센서값, PID 제어 등)로 속도를 실시간 조정 가능

 

 

인버터 용도

인버터는 주로 아래의 용도로 많이 쓰입니다.

• AHU, 송풍기, 환기팬 : 풍량을 부하에 맞게 조절
• 순환펌프, 급탕펌프 : 유량/압력 제어 및 에너지 절약
• 에스컬레이터, 컨베이어 : 부드러운 기동 및 속도변환
• CNC, 로봇 설비 : 정밀한 속도제어 및 위치제어 가능

 

 

 

인버터의 문제점

사실 인버터는 장점만 있는 건 아닙니다.

아래와 같은 장점이 있어 관리가 필요합니다.

• 초기 설치비용이 다소 높음
• 노이즈(고조파) 발생 가능 → 필터 필요
• 제어파형이 정현파와 다르기 때문에 모터 발열이나 수명에 영향 줄 수 있음
• 정기적인 유지관리 필요 (팬, 콘덴서 수명 등)

 

 

인버터 적용 시 고려사항

인버터를 설계 & 납품할 때 아래와 같은 사항들이

고려되어야 합니다.

• 부하 특성 : 정토크/변토크/가변토크에 따라 인버터 제어 방식이 달라짐
• 용량 여유 : 모터 정격보다 약 10~20% 여유 있게 선택
• 제어방식 : V/f 제어, 벡터 제어, 직접 토크 제어(DTC) 등
• 입력전원 : 220V 단상인지, 380V 삼상인지에 따라 기종 달라짐
• 보호기능 : 과전류, 저전압, 오버히트 등 자체 보호 기능이 잘 갖춰져 있는지

 

 

 

마무리

인버터는 전동기를 ‘속도 제어가 가능한 설비’로 바꿔주는 핵심 장치입니다.

 

에너지 절약, 설비 보호, 정밀 운전…

요즘 공조·기계·산업 설비 어디서든 기본으로 들어가는 장비인 만큼,

구조와 원리, 실제 적용 포인트까지 이해하고 있는 것이 중요합니다.

 

 

 

 

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