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[고효율 전동기 날개 달아 ③] 삼상 유도 전동기 소비 효율 측정 방법 - 효율 관리 기자재 운용 규정
2012년 4월 17일 (화) 12:01:20 |   지면 발행 ( 2012년 2월호 - 전체 보기 )



지경부는 2011년 11월 21일 <에너지 이용 합리화법>에 따른 '효율 관리 기자재 운용 규정'을 고시했다. 효율 관리 기자재는 보급량이 많고, 사용량에 있어 에너지를 상당량 소비하는 기자재 중지경부 장관이 에너지 이용 합리화에 필요하다고 인정한 에너지 사용 기자재를 일컫는다. 여기에 정격 출력 0.75㎾ 이상, 200㎾ 이하 삼상 유도 전동기가 속한다. 측정 방법은 'KS C IEC60034-2-1'규정에 맞춰 측정한 전부하全負荷효율(%)로 한다. 효율 관리 기자재 목표 소비 효율 또는 목표 사용량 기준, 최저 소비 효율 또는 최대 사용량 기준, 소비 효율 또는 사용량 표시, 소비 효율 등급 기준과 등급 표시, 소비 효율 또는 사용량 측정 방법 등은 이 규정에 따른다. 다만, 수출용 에너지 사용 기자재에 적용하지 않는다.

삼상 유도 전동기는 최저 소비 효율 기준과 소비 효율 등급 부여 기준 중 '최저 소비 효율 기준'만 적용한다. 시험 성적서 기재 항목은 전부하효율, 효율 수준(IE2/IE3), 분류, 정격 출력, 극수, 정격 전압, 정격 전류, 시료 중 최솟값, 총 시료 개수, 1시간 소비 전력량, 1시간 사용 시 CO2 배출량, 연간 소비 전력량, 연간 에너지 비용 등이다. 효율관리 시험 기관 또는 자체 측정 승인업자는 측정 결과 어느 하나의 시료라도 최저 소비 효율 기준에 미달(삼상 유도 전동기를 5대의 시료로 측정한 때 불합격)할 때 시험 성적서에 '최저 소비 효율 기준 미달 제품으로 법에 따라 생산이나 판매가 금지되며, 위반 시 2,000만 원 이하의 벌금에 처할 수 있음'이란 문구를 표시해 발급하고, 지체 없이 에너지관리공단 이사장에게 시험 성적서 사본을 보내야 한다.

 


효율 관리 기자재 운용 용어 정의
<에너지 이용 합리화법>에 따른 '효율 관리 기자재 운용 규정'에서 사용하는 용어는 다음과 같이 정의한다.
· 소비 효율 : 효율 관리 시험 기관 또는 자체 측정 승인업자가 규정대로 측정한 에너지 소비 효율 또는 에너지 사용량.
· 최저 소비 효율 기준 : 효율 관리 기자재의 효율을 개선하고, 고효율 제품의 보급을 확대하고자 일정 효율 수준 이하 또는 일정 소비 전력량 수준 이상 제품의 생산과 판매를 제한하려고 규정에서 설정한 최저 소비 효율, 최대 소비 전력량, 최대 소비 전력, 최대 대기 전력 또는 최대 열관류율熱灌流괽 기준.
· 최저 소비 효율 달성률 : 측정한 소비 효율과 최저 소비 효율 기준 비.
· 소비 효율 등급 : 소비 효율 등급 부여 지표 적용 시, 여기에 해당하는 등급(최상위 1등급부터 5등급까지).
· 모델 : 제조업자 또는 수입업자가 설계와 기능 등이 서로 다른 제품별로 각각 고유한 명칭을 부여한 하나의 제품, 그 고유 명칭으로 발급한 측정 결과를 제조업자 또는 수입업자가 에너지관리공단에 신고한 것.
· 추가 모델 : 기존 소비 효율 또는 소비 효율 등급을 신고한 모델을 소비 효율 변화 없이 생산 시기, 색상, 손잡이 위치 등의 변경으로 업체에서 자체적으로 새로운 모델명을 추가한 것. 삼상 유도 전동기는 정격 출력이 규정 값 사이면 추가 모델로 신고할 수 있다. 다만, 당해 모델을 전기적 · 기계적으로 내부 구조를 변경한 경우, 부가 장치의 탈 · 부착 또는 새로운 기능을 추가함에 따라 소비 효율을 변화한 경우 별도 모델로 본다.
· 프리미엄급(IE3) 삼상 유도 전동기 : KS C IEC 60034-2-1(KS C IEC 61972 포함) 측정 방법으로 측정한 전부하 효율이 최저 소비 효율 기준, 소비 효율 등급 부여 기준에서 규정한 프리미엄 효율 기준을 만족하는 삼상 유도 전동기.


삼상 유도 전동기 측정 방법, 최저 소비 효율 기준, 소비 효율 등급 기준 또는 라벨 개정 사항은 2012년 1월 1일부터 시행에 들어갔다. 소비 효율 측정에 관한 경과 조치는 규정 시행 전에 '고효율 에너지 기자재 보급 촉진에 관한 규정'에 의해 측정(KS C 4202)을 승계 받은 삼상 유도 전동기는 2012년 12월 31일까지 KS C IEC 60034-2-1로 다시 측정 받아야 한다.


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소비 효율 측정 대상
정상적인 사용 조건에서 냉매 온도 40℃ 이하인 장소에 사용하는 연속 정격 전압 600V 이하 일반용 저압 삼상 농형 유도 전동기로 다음의 기본 조건을 갖추고, 삼상 유도 전동기 분류에서 유형Ⅰ, 유형Ⅱ에 해당하는 유도 전동기다.
또한, 연속 운전하는 rpm 부하(팬, 블로어, 펌프) 인버터 전동기에도 적용한다. 단, 효율 측정은 60㎐/정현파 정격 전압에서 실시한다.

기본 요건
· 분류 | 보호형 또는 전폐형
· 극수 및 정격 출력 | 2극, 4극, 6극, 8극으로 0.75㎾ 이상부터 200㎾ 이하까지
· 용도 및 프레임 | 범용 프레임
· 속도 | 정속 운전
· 형태 | 풋 마운트 또는 플랜지
· 토크 특성 | 디자인 A형 또는 B형

최저 소비 효율 기준 적용 대상
5개 유형 중 Ⅰ, Ⅱ에 해당하는 삼상 유도 전동기를 최저 소비 효율 기준 적용 대상으로 한다.
유형Ⅰ : 기본 요건을 만족하는 범용 전동기 성능과 효율에 영향 없이 일부 개조한 범용 전동기. 범용 전동기란, 정상적인 사용 조건에서 표준 동작 특성과 표준 기계 구조를 갖도록 설계한 것이다(예 : 온도 센서 추가, 샤프트 확장, 디스크 브레이크 추가, 하우징 외관 변경).
유형Ⅱ : 기본 요건을 만족하는 범용으로 사용할 수 있는 특정 목적 전동기. 즉, 비정상적인 사용 조건에서 표준 동작 특성과 표준 기계 구조를 갖도록 설계한 것이다(예 : 규정 출력 중간에 해당하는 전동기, 롤러 베어링 전동기, 방폭형 전동기).
유형Ⅲ(비적용) : 기본 요건을 만족하나 범용으로 사용할 수 없는 특정 목적 전동기(예 : 전폐자냉형全閉自冷形(TENV) 전동기).
유형Ⅳ(비적용) : 기본 요건을 만족하는 특수 목적 전동기. 범용 전동기와 특정 목적 전동기를 제외한 전동기로 특수한 운전 특성, 특수한 기계적 구조, 특수한 분야에 적용하고자 설계한 전동기다(예 : 스러스트 베어링 적용 전동기).
유형V(비적용) : 기본 요건을 만족하지 않는 전동기(예 : 멀티 스피드 전동기).

사용 조건
정상적인 사용 조건뿐만 아니라 비정상적인 사용 조건에서도 최저 소비 효율 기준을 반드시 준수해 생산 · 판매해야 한다. 다만, 사용자의 비정상적인 사용 조건으로 고효율 전동기를 제작할 수 없을 때,"이 제품은 <에너지 이용 합리화법>에서 정한 비정상적인 사용 조건에서만 사용되므로 최저 소비 효율 기준을 적용하지 않습니다"라는 문구를 제품 명판이나 별도 라벨에 명기할 때 비정상적인 사용 조건을 허용한다.

정상적인 사용 조건
· 환경 조건 | 주위 온도 -15∼40℃ / 5∼40℃(냉각제 사용 시). 단, 최저 주위 온도가 0℃인 정류자 또는 슬리브 베어링을 갖는 기기 예외. 기기의 통풍을 심각하게 방해하지 않는 장소 또는 보조덮개를 사용한 안정된 장소에 설치.
· 운전 조건 | V-벨트 구동. 플랫 벨트, 체인, 기어 구동, 커플링 구동.

비정상적인 사용 조건
· 환경 조건 | 먼지 쌓임이 정상적인 통풍을 방해할 수 있는 불결한 운전 조건. 증기나 소금기를 포함한 공기 또는 기름 증기. 습하거나 매우 건조한 장소, 복사열. 비정상적인 충격이나 진동 또는 외부로부터 기계적인 부하. 모터 축에 가해지는 비정상적인 축 방향 또는 측면 방향 힘. 주위 온도가 40℃를 초과하는 장소.
· 운전 조건 | 유도기의 정격 전압 ±10%, 정격 주파수 ±5% 범위를 벗어날 경우. AC 전압 이탈정도가 10%를 초과할 경우. AC 전압이 1% 이상 언밸런스일 경우. 저소음 레벨이 필요할 경우. 전력 시스템을 접지하지 않을 경우. 최고 정격 스피드 이상으로 운전할 경우. 환기가 부족한 공간, 움푹한 곳 또는 경사진 곳에서 운전할 경우.
· 외부 자극 | 비틀림 충격 부하, 반복적인 이상 과부하, 역회전 또는 전기적 제동, 잦은 시동, 전원을 지속적으로 공급한 상태에서 정지 또는 순간 정격되는 기기.
· 토크 특성 | 삼상 유도 전동기는 토크 특성에 따라 4가지 유형으로 분류한다. <그림> '삼상 유도기 토크 특성 유형'은 디자인 A, B, C, D의 슬립에 대한 토크 특성을 비교한 것이며, 디자인 A, B형의 기동 토크, 정동 토크, 풀업 토크는 'KS C4202 기준'값을 참조한다(토크 기준 값을 정격 토크에 대한 백분율(%)로 나타냈다).
- 디자인 A형 | B형과 유사하나 정동 토크가 더 큼, 기동 전류가 높아 적용 분야에 제한을 받음.
- 디자인 B형 | 가장 기본적이고 넓은 적용 분야를 가짐. 응용 분야 - 팬, 송풍기, 전동 기구. 유형별 성능 비교 시 기준이 됨.
- 디자인 C형 | B형에 비해 큰 기동 토크를 갖지만 정동 토크가 낮음. 응용 분야 - 피스톤식 펌프, 진동 스크린.
- 디자인 D형 | 매우 큰 기동 토크를 가짐. 응용 분야 - 펀치 프레스, 엘리베이터.


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전부하 효율 측정
'KS C IEC 60034-2-1'규정에 따라 측정한 삼상 농형 유도 전동기의 손실 및 효율을 결정하는 방법으로 측정한다. 단, 이 규정에서 효율 결정 방법은 '8.2 간접 측정으로 결정'의 '8.2.2 개별 손실의 합산'을 따르며, 각 손실 측정 방법에서 부하손은 '8.2.2.4.1 부하 시험으로 구하는 부하손'을 따르며, 표류 부하손(추가 부하손) 측정은 '8.2.2.5.1 회 전력을 측정하는 부하 시험'을 따른다.

시험 기기
· 계기용 변압기 | KS C IEC 60044에 따라 0.2의 정확도 등급을 지녀야 한다.
· 토크 측정기 | 최대 눈금 ±0.2% 정확성을 지녀야 한다.
· 주파수 측정기 | 최대 눈금 ±0.1% 정확성을 지녀야 한다.
· 속도 측정기 | 측정값의 ±1 min-1의 정확성을 지녀야 한다.
· 온도계 | ±1℃의 정확성을 지녀야 한다.


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비표준 삼상 유도 전동기에 대한 적용
삼상 유도 전동기의 정격 출력이 '최저 소비 효율 기준'또는 '프리미엄 효율 기준'에서 규정한 값 사이인 경우, 중간 또는 그 이상이면 위쪽 높은 정격 출력의 최저 소비 효율 기준이나 프리미엄 효율 기준을 따르고, 중간 미만이면 아래쪽 낮은 정격 출력 최저 소비 효율 기준이나 프리미엄 효율 기준을 따른다.

합격 판정 수식
삼상 유도 전동기의 최저 소비 효율 기준 또는 프리미엄 효율 기준 합격 판정은 총 시료 개수를 5대로 시험한다. 단, 제조업자나 수입업자가 원할 경우 총 시료 개수를 4개 이하(1∼4개)로 시험할 수 있으나, 이 경우 합격 판정 수식을 배제하고 각 시료 모두 최저 소비 효율 기준 또는 프리미엄 효율 기준을 만족해야 한다.

<Energy News>

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