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고 효율 모터

1. 개요

종래의 일반 모터 보다 전기적, 자기적, 기계적으로 손실을 극소화하여 효율을 향상시킨

것으로서,

1) 낮은 자속 밀도 유지

2) 고급재질의 철심사용 과 특수처리에 의한 철손 절감

3) 전기적 저항을 감소시켜 동손을 절감

4) 최적 자로(磁路)설계로 철손을 감소

5) 유로 및 열 해석을 통한 최적설계로 기계손을 감소시킨 모터를 말함.

2. 특징

● 작은 소비전력으로 운전이 가능한 절전형

● 낮은 소음

- 전자기 소음 저감

- 통풍음(Fan 소음) 저감 : 손실 저감과 냉각구조 개선을 도모

● 긴 수명 과 안전성 향상

손실 저감으로 온도상승이 낮아 절연수명의 연장과 제품 위험 분석, 품질기능전개(QFD),고

장모드영향분석(FMEA)을 통한 각 생산 공정의 주요 품질(CTQ)항목을 집중적으로 관리하여

안전성을 증대

● 교체가 용이

치수는 표준 모터와 동일하므로, 고효율 모터로의 대체가 쉽다

● 가격

초기 투자비용은 표준품 대비 높으나, 설비의 규모, 가동률, 사용 전력량의 개선 전, 후의

종합적인 비교검토가 필요함

3. 모터의 손실항목

 

 

고효율 모터는 전체 손실의 35% 이상을 감소

4. 고 효율 실현을 위한 실행활동

대상기종의 발생손실의 현상을 고려하여 가장 효과적으로 목표 효율 값을 만족할 수 있는

항목들을 병렬 적용하여 경제적인 기대치도 달성함.

 

 

5. 경제적인 효과

5-1. 손익분기점

T1을 최소화 하고 절전이윤을 극대화하기 위한 방안으로서 모터 운전과 에너지 절감」대

응 안을 활용하여 손익 분기점을 P1 → P0로 이동시킴으로 초기 투자 증가분 회수기간을

T1 → T0로 단축이 가능함.

 

 

 

5-2. 산출 공식

연간절전요금(원) S ＝ P × L × E × C × H

● P: 모터 용량 (kW), 1HP=0.746kW

● L: 부하율

● E: 표준 절감률 = Eh(고효율 모터 효율) - Es(표준 모터 효율)

= (100/표준 모터 효율) - (100/ 고효율 모터 효율)

● C: 전기요금 단가 (원/kWh)

● H: 년간 운전시간 (Hr/년)

▶ 50HP 4P고효율 모터의 년간 절전 요금 산출 예 :

<조건> ● 부하율 : 100% ● 표준 모터 효율 : 90%

● 고효율 모터 효율 : 93.7% ● 전기요금 : 70원/kWh(、02년도 평균 기준)

● 년간운전시간 : 25일×12월×24시간

<산출> S = P×L×E×C×H

= 50×0.746×1×(100/90.0 -100/93.7)×70×25×12×24 ≒ 824,820 원

5-3. 출력별 예시

● 장려금지원에 따른 고효율 모터 투자회수기간

- 고효율 모터 가격증가분 회수기간

= (고효율 모터 구입가 - 표준 모터 구입가 - 설치장려금) / 연간절전요금

- 고효율 모터 구입비용 상각기간

= (고효율 모터 구입가 - 설치장려금) / 연간절전요금

[ 고효율 모터 적용 처 및 운전시간에 따른 전기요금 절감액 비교 ]

 

 

 

※ 단, 100% 부하율 기준 시 계산 자료임.

(전기요금단가 적용기준 : 산업체 53.7원/kWh, 건물 75.3원/kWh)

6. 고효율 모터의 국내 외 추세

6-1. 한국 : KS - `92년 고효율 모터 신설,

`93년 1차 개정

`97년 추가 개정(200KW이하)

- 고효율 이용 합리화 자금 지원

- 고효율 기자재 인증제도 시행(에너지관리공단)

6-2. 미국 : NEMA 기준에 의한 최저 효율제 시행 - `97년 10월

- 80년대 말 Robate제도 시행

- Energy Policy Act(EPACT)

`97.10.24 → 강제시행:`01.11.05(유예) → 시행:`02.06.07

- CEE(Consortium for Energy Premium 고효율 시행 예상

6-3. 캐나다 : CSA 기준에 의한 최저 효율제 시행 - `96년 01월

- 80년대 말 Rebate 제도 시행

6-4. 일본 : 전기공업회 규격(JEM)의 참고치(`82년 9월) 2000년대 시행 검토 중

7. 고효율 모터의 방향

● 부하(Load) 효율개선은

- 에너지 절약

- Running Cost 절감

● 신규 구매 및 재권선시 고려사항

초기 도입비용보다 수 배 더 큰 전동기의 Running Cost를 고려

● 추가적 효과

- 제품의 신뢰성 증대 (낮은 온도상승 / 장 수명)

- 쾌적한 환경 제공 (저소음 / 저진동)

- 유지보수 비용 감소 (낮은 고장률)

8. 고효율 모터의 적용 대상

● 모터의 가동률이 높은 곳 (사용부하의 최적화)

1) 연속 운전되는 부하

2) 순환 Pump, 섬유기기, Compressor, 송풍기 등

● kW비(출력비)산출

● 전압보상슬립 산출

● RMS(실효치)전류비 산출

● 전원 및 수전 용량이 부족한 곳

1) 전력 소비량이 많은 지역(일시적 과부하 지역)

2) 설비 증설에 제한을 받는 곳

● 주위환경이 열악한 곳

1) 주위온도가 높은 곳 (표준 : 40℃)

2) 화학 / 제지 / 제철 / 시멘트 / 식품 공장

● 정숙운전 (저소음, 저진동)이 필요한 곳

1) 옥내 및 실내 설치 부하

2) Air Cleaning Room 등

9. 모터의 부하율 검토 요령

9-1. 기초자료 수집

- 기존 모터의 전부하 특성치(명판, 승인자료 등)

- 전압, 전류, kW, RPM/Slip, 효율, 역률

9-2. 부하율 계산

9-3. 부하율의 조정에 따른 회전수 변동(Fan, Pump 등의 부하에서 고려)

- 부하율 상향 조절한 전동기 : 정격속도가 감소

따라서 고효율 모터를 적용하면 사용부하의 최적화에 따른 전력비 절감액과 같이 추가

절감효과를 얻을 수 있음.

10. 정부의 고효율 모터 보급 확대 계획

현재 산업자원부와 에너지관리공단에서는 에너지 절약을 위한 유용한 방법으로 고효율 제

품의 보급 확대를 위해 에너지 소비 효율 등급 표시제도·절전형 사무 가전기기 보급제도·고

효율 에너지 기자재 인증제도·건물 에너지 효율등급 인증제도 등 4가지의 에너지 효율 제도

를 운영하고 있다.

이중에서 고효율 에너지 기자재 인증제도는 고효율 에너지 기자재 보급을 활성화하기 위하

여 일정기준 이상 제품에 대하여 인증하여 주는 효율보증제도로서 인증제품에는 고효율 기

자재 마크 부착과 고효율 에너지 기자재 인증서를 발급하며, 모터(、96.12.28)·보일러·조명기

기 등을 대상으로 22개 품목에 대하여 실시하고 있다.

이에 산업자원부와 에너지관리공단은 보급 확대를 위하여「고효율 모터 장려금 지원 시범

사업 운영 관리 기준」안을 마련하여 다음과 같이 고효율 모터의 장려금을 지원하고 있다.

● 장려금 지원 대상

- 설치장려금 : 고효율 모터를 고시된 절전용량 0.5kW이상 신규설치 또는 교체 설치하는

소비자

- 설계 장려금 : 고효율 모터에 대한 1차수요가 또는 최종판매자

① 1차수요가(Set Maker) : 고효율 모터를 취부한 펌프, 압축기, 송풍기 등의 제품생산업

체

② 최종판매자 : 1차수요가를 제외한 모터판매 특약점 또는 대리점

※ 단, 에너지관리공단이 고효율 에너지 기자재로 인증하는 마크가 부착된 고효율 모터

(교류3상 저압용 0.4~200 kW)에 한함.

출처 : 하이젠모터(주)

출처 : 새벽별

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