홍라이프 계산기전동기 토크 계산기 쉽게 이해하기 — 개념과 원리
이 계산기는 전압, 전류, 역률, 효율, 회전수처럼 단자에서 잴 수 있는 값으로 전동기 축 토크를 추정합니다. 직류, 단상 교류, 3상 교류 전동기 모두에 쓸 수 있으며, 펌프·팬·컨베이어·감속기를 돌릴 수 있는지 확인할 때 유용합니다.
계산 방법
전기 입력: P_in = V I(직류), V I cos φ(단상), √3 V_L I cos φ(3상)
축 출력: P_out = η × P_in
토크: T = P_out ÷ ω, ω = 2π n ÷ 60
- V는 전압(3상은 선간 전압), I는 전류, cos φ는 역률, η는 효율, n은 회전수(rpm)입니다.
- 1lbf·ft = 1.35582N·m, 1hp = 745.70W입니다.
원리
동력은 일을 하는 빠르기입니다. 직선 운동에서 동력이 힘 × 속도인 것처럼, 회전 운동에서는 토크 × 각속도입니다. 따라서 축에 전달되는 기계 동력과 회전 속도를 알면 토크가 정해집니다. 전기 쪽에서는 교류 전류 중 전압과 위상이 같은 성분만 일을 하므로 역률이 들어가고, 평형 3상 전원은 선간 전압 × 전류의 √3배를 공급합니다. 효율은 동손, 철손, 마찰 손실, 냉각 팬 손실을 뺀 비율입니다.
예제 풀이
기본값인 3상, 400V, 15A, 역률 0.85, 효율 90%, 1,460rpm으로 계산합니다.
- P_in = √3 × 400 × 15 × 0.85 = 8,833W = 8.833kW입니다.
- P_out = 0.90 × 8,833 = 7,950W = 7.95kW(10.66hp)이고, 손실은 0.883kW입니다.
- ω = 2π × 1,460 ÷ 60 = 152.9rad/s입니다.
- T = 7,950 ÷ 152.9 = 52N·m, 즉 38.35lbf·ft입니다.
| 축 회전 속도 (rpm) | 축 토크 (N·m) |
|---|---|
| 365 | 207.99 |
| 730 | 104 |
| 1,095 | 69.33 |
| 1,460 | 52 |
| 1,825 | 41.6 |
| 2,190 | 34.67 |
| 2,920 | 26 |
결과 해석
계산한 토크를 그 속도에서 부하가 요구하는 토크와 비교하십시오. 같은 동력이라면 느리게 도는 전동기가 더 큰 토크를 내며, 감속기가 속도를 낮춰 토크를 키우는 이유도 이것입니다. 50Hz 4극 전동기는 1,500rpm보다 조금 느리게 돌므로, 1,460rpm에 7.95kW라면 정격 약 7.5kW급 전동기에서 흔한 값입니다. 기동 토크와 최대 토크는 운전 토크와 다릅니다.
흔한 실수
- 3상에서 선간 전압 대신 상전압을 넣는 경우
- 교류 전동기에서 역률을 빼먹는 경우
- 경부하에서 전부하 명판 효율과 역률을 그대로 쓰는 경우(둘 다 낮아집니다)
- rpm과 rad/s를 혼동하는 경우
자주 묻는 질문
kW와 rpm으로 토크를 빠르게 구하려면 어떻게 합니까?
토크(N·m) ≈ 9,549 × kW ÷ rpm입니다.
같은 동력에서 저속일수록 토크가 큰 이유는 무엇입니까?
동력이 토크 × 속도이므로, 속도가 낮으면 같은 동력을 내기 위해 더 큰 토크가 필요합니다.
기동 토크도 알 수 있습니까?
아닙니다. 기동 토크는 전동기 설계에 따라 달라지며 제조사 자료표에 나옵니다.
출처: Standard formulas P = VI cos φ, P = √3 V_L I cos φ and P = Tω