반송 주파수를 바꾸면 베어링 전식을 막을 수 있나요?

인버터 설정으로 해결할 수 있느냐는 질문을 자주 받습니다. 결론부터 말씀드리면 손상을 막아 주는 최적의 반송 주파수는 없습니다. 올려도 내려도 각각 다른 문제가 남습니다.

보통은 높게 쓴다

반송 주파수는 인버터가 얼마나 자주 스위칭하는지를 정합니다. 이 스위칭이 모터의 진동과 소음을 만들기 때문에, 주파수를 높이면 소음이 줄어듭니다. 현장에서 높은 반송 주파수를 쓰는 이유가 이것입니다.

높이면 순환 전류가 늘어난다

그런데 대가가 있습니다. 스위칭이 일어날 때마다 공통 모드 전류 펄스가 발생합니다. 주파수를 높이면 그만큼 펄스가 자주 생깁니다.

이 공통 모드 전류가 파괴적인 순환 전류의 원인이 되고, 특히 대용량 모터에서는 고주파 순환 전류를 만듭니다. 그래서 반송 주파수를 높이면 베어링 손상이 빨라집니다.

그럼 낮추면 되나 — 아닙니다

여기가 자주 오해되는 지점입니다. 반송 주파수는 공통 모드 전압의 크기에 영향을 주지 않습니다. 바뀌는 것은 얼마나 자주 생기느냐일 뿐입니다.

축전압은 고정자에서 회전자로 이어지는 용량성 결합을 통해 유기됩니다. 이 크기는 반송 주파수와 무관합니다. 그래서 축전압이 높은 설비는 주파수를 어떻게 놓든 베어링 안에서 방전이 일어납니다.

오히려 접지가 잘 되어 있는 소형 모터에서 이 방전이 더 두드러집니다. 순환 전류가 문제되는 대형 모터와는 원인이 다릅니다.

정리하면

	반송 주파수를 높이면	낮추면
소음·진동	줄어든다	커진다
공통 모드 펄스	잦아진다	줄어든다
순환 전류	늘어난다	줄어든다
축전압 크기	그대로	그대로

즉 반송 주파수 조정은 소음과 순환 전류 사이의 절충일 뿐, 전식 대책이 아닙니다. 축전압 자체를 처리하지 않으면 어느 설정에서도 손상은 진행됩니다.

다만 주파수가 아니라 위상을 바꾸는 접근은 이야기가 다릅니다. 각 상의 반송파를 서로 어긋내면 공통 모드 전압의 크기 자체가 줄어듭니다(반송파 위상 변이로 축전압을 줄일 수 있나요?). 대신 인버터를 만드는 단계에서만 쓸 수 있습니다.

같은 이유로 회전 속도를 바꾸는 것도 대책이 되지 않습니다(모터 회전 속도와 축전류). 먼저 축전압을 측정해 기준값과 비교해 보시는 편이 정확합니다.