공통 모드 필터와 축 접지, 무엇이 다른가

둘 다 축전류 대책으로 거론되지만 막는 대상이 다릅니다. 하나를 넣었으니 다른 하나는 필요 없다고 보시면 곤란합니다.

공통 모드 필터가 하는 일

인버터가 스위칭할 때마다 공통 모드 전류가 생깁니다. 이 전류는 접지가 부실한 모터에서 회전자 접지 전류를 만들고, 100마력(75kW) 이상 대형 모터에서는 고주파 순환 전류를 만듭니다.

공통 모드 필터는 이 전류를 흡수합니다. 약 65% 를 차단하는 것으로 알려져 있습니다. 대형 AC 모터에서는 성능을 잘 발휘합니다. 다만 가격이 비싸 흔히 쓰이지는 않습니다.

그런데 축전압 방전은 막지 못한다

여기가 핵심입니다. 축전압 방전은 모터 크기와 상관없이 모든 인버터 구동 AC 모터에서 발생합니다. 그리고 이건 전류의 양이 아니라 축에 걸린 전압의 크기가 만드는 현상입니다.

필터는 흘러 다니는 전류를 흡수할 뿐, 고정자에서 회전자로 용량성 결합을 통해 유기되는 축전압 자체를 없애지 못합니다. 그래서 필터를 달아도 베어링에서는 계속 방전이 일어납니다.

	공통 모드 필터	베어링 전식 예방 장치
막는 것	순환 전류 · 축 접지 전류	축전압 방전
효과 범위	주로 100마력(75kW) 이상	크기 무관
방식	전류 흡수	축전류를 안전하게 방출

크기가 맞지 않으면 오히려 나빠진다

주의할 점이 있습니다. 설비에 맞지 않는 규모의 필터는 축전압 방전 손상을 더 심하게 만들기도 합니다. 연구에서 확인된 내용입니다.

“필터를 달았으니 안심”이 가장 위험한 판단인 이유입니다. 필터를 넣으실 거라면 용량 산정이 함께 검토돼야 합니다.

어떻게 조합하나

역할이 다르니 함께 쓰면 서로를 보완합니다. 실무에서 쓰는 조합은 두 가지입니다.

1. 한쪽에 절연 베어링, 다른 쪽에 축 접지 장치 — 당사가 기본으로 권하는 구성입니다. 절연 베어링이 순환 전류의 경로를 끊고, 축 접지 장치가 방전 전류를 흘려보냅니다.
2. 축 접지 장치 + 적정 용량의 공통 모드 필터 — 축 접지 장치로 방전 전류를 막고, 필터로 순환 전류와 축 접지 전류를 줄이는 방식입니다.

어느 쪽이든 축전압을 처리하는 수단이 반드시 하나는 들어갑니다. 절연 베어링만으로는 축에 연결된 감속기 같은 다른 장치를 지키지 못하는 점도 함께 고려하셔야 합니다.

인버터 필터 전반의 한계는 인버터 필터로는 전식을 못 막는 이유에서, 인버터 제어로 공통 모드 전압 자체를 줄이는 방법은 반송파 위상 변이로 축전압을 줄일 수 있나요?에서, 제품 구성은 베어링 전식 예방 장치에서 다뤘습니다.

축 접지를 택하셨다면 그다음은 연결 지점입니다. 장치를 제대로 골라도 접지선을 엉뚱한 곳에 물리면 효과가 나오지 않습니다.

덧붙이면, 어느 대책을 고르든 바탕은 접지입니다. 공통 모드 전류가 인버터로 돌아갈 길이 부실하면 축과 피구동 기계를 거쳐 돌아가므로, 필터나 절연 베어링을 넣기 전에 외함 접지가 제 역할을 하고 있는지부터 보셔야 합니다.

필터를 이미 달아 두셨는데 효과가 없어 보인다면, 그 필터가 차동 모드를 겨냥한 것인지 공통 모드를 겨냥한 것인지부터 확인해 보십시오. 이름이 비슷해도 겨냥하는 전압이 다릅니다.

절연 베어링 쪽을 검토하고 계시다면 어디까지 막아 주는지를 함께 보십시오. 고주파에서는 절연층이 커패시터처럼 작동해서, 절연저항계로 무한대가 나와도 그 값이 그대로 적용되지 않습니다.

축 접지를 고르셨다면 그다음은 그것이 계속 듣고 있는지입니다. 축전류용 브러시는 마모로 교체할 일이 드물지만, 축 표면 오염이나 체결부 이완처럼 마모가 아닌 이유로 길이 끊기는 경우가 있습니다.