IEC 60034-12

전동기 기동 전압강하 계산기Motor Starting Voltage Dip Calculator

전원 단락용량, 변압기, 케이블을 고려해 유도전동기 기동 시 모선과 전동기 단자의 전압강하, 기동 전류, 기동 토크를 직입·Y-Δ·단권변압기·소프트스타터별로 계산하고 비교합니다. 기동 특성값은 KS C IEC 60034-12를 따릅니다.
Calculate bus and motor-terminal voltage dip, starting current and starting torque for DOL, star-delta, autotransformer and soft-starter starting, considering source, transformer and cable. Motor starting data follow IEC 60034-12.

1전원과 변압기 Source and transformer

전원 종류 Source
kVA
%
제조사 값. 디젤 발전기 보통 15~30 % · from manufacturer; diesel sets typically 15–30 %
MVA
0이면 무한 모선 · 0 = infinite bus. 단락전류 계산기
kVA
0이면 변압기 없음 (저압 발전기 직결 등) · 0 = none
%
kW
V
%
변압기 2차 무부하 전압(탭 반영). 기동 전 모선 전압은 기존 부하로 계산 · No-load secondary voltage
kVA
기동 중에도 운전 중인 부하 (정임피던스로 근사) · loads running during the start

2케이블 (모선 → 전동기) Cable

도체 Conductor
m

3전동기 Motor

kW
V
%
기동 전류 입력 Locked-rotor data
명판·카탈로그 값 · from nameplate or catalogue
kVA/kW
허용 오차 Tolerance
선택 사항. 카탈로그 보증값으로 계산하려면 끄고, 실제 전동기가 보증값보다 클 수 있는 최악의 경우를 확인하려면 켜세요 · Optional worst case: the actual current may exceed the guaranteed value by up to 20 %.

4기동 방식 Starting method

× IN

5가속 (기동 시간 추정) Acceleration (estimate)

min⁻¹
토크 곡선 Torque curve
전형: Tl → Tu(동기 속도 40 %) → Tb(85 %) → 정격을 직선으로 이음. 하한: 0 ~ 최대 토크 속도에서 max(Tu, 1.3·(n/nN)²)로, 규격이 보증하는 최소 토크 (KS C IEC 60034-12 3.3·6.1) · Typical shape vs guaranteed minimum.
% TN
kg·m²
kg·m²
카탈로그 값. 0이면 부하 관성만 반영 · catalogue value; 0 ignores it

추정값입니다. 최대 토크 속도(동기 속도의 85 %)까지는 기동 전류와 가장 낮은 전압이 이어진다고 보고, 그 뒤 정격 속도까지 전류가 정격으로 줄며 전압이 회복된다고 근사합니다. 카탈로그 토크-속도 곡선이 있으면 그것이 우선입니다. · Estimate: locked-rotor current up to breakdown speed, then current falls to rated and voltage recovers; catalogue curves take precedence.

6보호장치 Protection

권선 회로에 두면 설정은 IN/√3이지만 Y 기동 중에는 선전류가 그대로 흘러 배수가 √3배 커집니다 · In the winding circuit the relay sees line current during the star stage.
A
비우면 IN (Y-Δ 권선 회로면 IN/√3) · blank = IN, or IN/√3 in the winding circuit
기동 시간이 길면 20·30 등급 · Use class 20/30 for long starts
× Ir
전동기 보호용 차단기(MPCB) 보통 12~14 × Ir · motor circuit-breakers typically 12–14 × Ir

7판정 기준 Criteria

%
직입은 전동기 단자, 감압 기동은 기동기 입력 전압에 적용 · DOL: terminals; reduced-voltage: starter input
%
% TN
팬·펌프 10~20, 컨베이어 50~100 · fans/pumps 10–20, conveyors 50–100

기준값은 규격 요구가 아닌 설계 기준입니다. IEC 60034-1의 ±5 %·±10 % 구역은 운전 중 조건입니다. · Criteria are design choices, not IEC 60034 requirements.

상수 설정 Constants (editable)

케이블 저항률과 리액턴스는 IEC 60364-5-52 부속서 G 값입니다 (운전 온도 기준, 보수적). · Annex G values.

상수Constant값 Value
ρ [Ω·㎟/m]Resistivity
λ [mΩ/m]Reactance per length

기동 방식 비교 Starting methods compared (same network)

표로 보기 Table view
방식Method선전류 ALine current모선 %Bus단자 %Terminal토크 %TNTorque

토크-속도 곡선과 기동 시간 Torque–speed and starting time (estimate)

기동 전압의 전동기 토크 · motor at starting voltage정격 전압 · rated voltage부하 · load

보호 협조 (기동 중 불필요 동작) Protection during starting

기동 전류-시간 · starting current과부하 계전기 트립 범위·순시 · relay band, instantaneous투입 첨두 범위 · inrush peak

트립 시간은 정격의 7.2배에서 정한 등급 범위를 I²t 일정으로 다른 배수에 옮긴 근사이며, 냉간 기준입니다. 열간 기동이나 실제 제품은 제조사 특성 곡선으로 확인하세요. · Trip times scaled from the class definition at 7.2 × Ir assuming constant I²t, cold state.

계산 과정 Step-by-step

무엇을 계산하나요? What this calculates

유도전동기는 기동 순간 정격의 5~8배 전류를 낮은 역률로 끌어갑니다. 이 전류가 전원, 변압기, 케이블을 지나면서 전압이 떨어지고, 떨어진 전압의 제곱만큼 기동 토크도 줄어듭니다. 이 계산기는 기동 순간의 모선 전압, 전동기 단자 전압, 기동 토크를 구하고 네 가지 기동 방식을 비교합니다.

At the instant of starting an induction motor draws 5–8 times rated current at a low power factor. The current causes a voltage dip across the source, transformer and cable, and the starting torque falls with the square of the voltage. The calculator gives the bus voltage, terminal voltage and starting torque at that instant and compares four starting methods.

1단계: 임피던스 Step 1: impedances

모든 임피던스를 모선 전압(저압) 기준으로 바꿉니다.

2단계: 전압 분배 Step 2: voltage divider

기동 전류 I = E / (Zq + ZT + Zc + Zeq)를 복소수로 계산하고, 모선 전압 U = I·(Zc + Zeq), 기동기 입력 전압 I·Zeq를 구합니다. 저항과 리액턴스의 비율이 다른 요소들을 크기만 더하면 오차가 생기므로 페이저(복소수)로 계산합니다.

The starting current is computed as a phasor, then the bus voltage U = I·(Zc + Zeq) and the starter voltage I·Zeq. Phasors are used because adding magnitudes of impedances with different angles would be inaccurate.

기동 방식별 등가 Starting methods

방식Method전동기 전압Motor voltage선전류Line current토크Torque
직입 DOLUIlTl
Y-ΔU/√3Il/3Tl/3
단권변압기 탭 aAutotransformera·Ua²·Ila²·Tl
소프트스타터Soft starterv·U (전류 제한으로 결정)제한값 · limitv²·Tl

표의 값은 전원 임피던스가 0일 때의 비율이고, 실제 계산은 줄어든 전류로 전압강하도 함께 줄어드는 효과까지 반영합니다. KS C IEC 60034-12는 Y-Δ 기동용 전동기(NY·NEY 설계)의 Y 결선 토크 최솟값을 N 설계의 25 %로 정합니다(5.4).

Ratios above assume zero source impedance; the calculation also includes the smaller dip caused by the reduced current. IEC 60034-12 sets the star-connection torque minimum of NY/NEY motors at 25 % of design N (5.4).

KS C IEC 60034-12에서 가져온 값 Data from IEC 60034-12

이 페이지는 규격 표를 싣지 않고 계산에 필요한 값만 씁니다. 표 5의 값이 표 1과 비고의 규칙(Tl은 N 설계의 1.5배·2.0 이상 등)으로 모두 재현되는 것을 테스트로 확인했습니다.

Tables are not reproduced; only the values needed are used. Tests confirm every Table 5 value follows from Table 1 and the rules in its notes.

발전기로 기동할 때 Starting on a generator

발전기는 계통보다 내부 임피던스가 훨씬 커서 전압강하가 큽니다. 기동 직후 수 사이클은 과도 리액턴스 X'd로 계산하는 것이 일반적이며, 이후 자동전압조정기(AVR)가 전압을 회복시키지만 이 계산기는 회복 전의 최대 강하를 구합니다. X'd는 발전기 제조사 자료를 쓰세요.

Generators have much higher internal impedance than a utility supply. The dip is calculated with the transient reactance X'd for the first cycles, before the AVR recovers the voltage; use the manufacturer's X'd.

기동 시간 추정 Starting time estimate

운동 방정식 J·dω/dt = T전동기 − T부하를 속도에 대해 적분합니다: t = Σ J·ωs·Δn / (TN·(Tm(n)·u(n)² − TL(n))).

Y-Δ 기동은 Y 결선 토크가 부하와 같아지는 속도까지만 가속하므로 그 전에 Δ로 전환해야 하며, 그 속도를 그래프에 표시합니다.

With star-delta, the chart marks the speed where star torque equals load torque; the changeover to delta must occur before it.

같은 모선의 기존 부하 Existing load on the bus

이미 운전 중인 부하가 있으면 기동 전에도 변압기에서 전압이 조금 떨어져 있고, 기동 중에는 그 부하 전류까지 더해집니다. 기존 부하를 공칭 전압에서 그 kVA를 소비하는 정임피던스 ZL = Un²/S로 보고, 모선에서 기동 회로와 병렬로 연결해 계산합니다. 전압강하는 기동 전 모선 전압과 기동 중 모선 전압의 차이입니다.

Running loads are modelled as a constant impedance ZL = Un²/S in parallel with the motor branch at the bus. The dip is the difference between the bus voltage before and during the start.

보호 협조 Protection during starting

예제 Worked example

기본값(전원 520 MVA, 변압기 1000 kVA·6 %, 알루미늄 95 ㎟ 80 m, 75 kW 4극 전동기, Il/IN = 7, 기동 역률 0.3)으로 직입 기동하면 계산 과정에 각 임피던스와 전류, 전압이 숫자로 표시됩니다. 같은 조건에서 Y-Δ나 단권변압기로 바꾸면 비교 막대에서 전압강하와 토크가 함께 줄어드는 것을 볼 수 있습니다.

With the defaults, the steps show every impedance, current and voltage for DOL starting; the comparison chart shows how other methods reduce both the dip and the torque.

자주 묻는 질문 FAQ

전동기를 기동하면 왜 전압이 떨어지나요?Why does the voltage dip when a motor starts?

정지한 유도전동기에 전압을 걸면 회전자가 돌기 전까지 정격 전류의 5~8배(회전자 구속 전류)가 흐르고, 역률도 0.2~0.4로 낮습니다. 이 큰 전류가 전원·변압기·케이블의 임피던스를 지나며 전압을 떨어뜨립니다. 같은 모선의 조명이 깜빡이거나 다른 전동기·접촉기가 영향을 받을 수 있어 기동 전에 확인합니다.

A stationary induction motor draws 5–8 times its rated current (locked-rotor current) at a low power factor of about 0.2–0.4 until it accelerates. This current flowing through the source, transformer and cable impedances causes the voltage dip, which can make lights flicker or affect other motors and contactors on the same bus.

기동 전류 배수를 모르면 어떻게 하나요?What if I do not know the starting current ratio?

전동기 명판이나 카탈로그의 Il/IN 값을 쓰는 것이 가장 정확합니다. 모르면 "Sl/PN" 입력으로 바꾸고 KS C IEC 60034-12 표 2(N·H 설계) 또는 표 3(고효율 NE·HE 설계)의 최댓값을 적용하세요. 규격 최댓값이므로 실제보다 큰 쪽(보수적) 결과가 나옵니다. KS C IEC 60034-1 표 21에 따라 구속 전류는 보증값보다 20 %까지 클 수 있으므로, 여유가 적으면 "+20 % 허용 오차 반영"을 켜 보세요.

Use Il/IN from the nameplate or catalogue. If unknown, switch to "Sl/PN" and apply the maximum from IEC 60034-12 Table 2 (designs N, H) or Table 3 (high-efficiency NE, HE), which is conservative. IEC 60034-1 Table 21 allows the locked-rotor current to exceed the guaranteed value by up to 20 %; enable the tolerance option when the margin is small.

허용 전압강하 기준은 얼마인가요?What voltage dip is acceptable?

IEC 60034-1의 전압 구역(A ±5 %, B ±10 %)은 운전 중 조건이며 기동 중 요구사항이 아니라고 규격이 밝히고 있습니다(7.3 비고 2). 기동 중 허용값은 설계 기준이나 전력회사 규정에 따르며, 흔히 전동기 단자 80~85 % 이상, 다른 부하가 있는 모선은 전압강하 10~15 % 이하를 씁니다. 이 계산기는 이 값을 직접 정하도록 했습니다.

The IEC 60034-1 voltage zones (A ±5 %, B ±10 %) apply to operation, and the standard notes they are not a starting requirement (7.3, Note 2). Starting limits come from design criteria or utility rules, typically 80–85 % at the motor terminals and a 10–15 % dip on buses feeding other loads. Set them under "Criteria".

기동 방식은 어떻게 고르나요?How do I choose a starting method?

직입은 가장 간단하고 토크가 크지만 전압강하도 가장 큽니다. Y-Δ는 선전류와 토크가 직입의 1/3로 줄어 무부하·경부하 기동(팬, 펌프의 밸브 닫힘 기동)에 맞고, Δ 결선 정격 전압이 계통 전압과 같은 전동기여야 합니다. 단권변압기는 탭 a에 따라 전류·토크가 a²로 줄어 Y-Δ보다 토크를 조절하기 좋습니다. 소프트스타터는 전류를 정한 값으로 제한하며, 토크는 (제한 전류/Il)²로 줄어듭니다. 비교 막대에서 전압강하와 토크를 함께 보고 고르세요.

DOL is simplest with the highest torque but the largest dip. Star-delta cuts line current and torque to 1/3, suitable for light-load starts, and needs a motor rated in delta at system voltage. An autotransformer reduces current and torque by a², with adjustable taps. A soft starter limits current to a set value and torque falls as (limit/Il)². Use the comparison chart to weigh dip against torque.

이 계산은 얼마나 정확한가요?How accurate is this calculation?

기동 순간(회전자 구속 상태)의 최대 전류와 역률로 계산하므로 가장 큰 전압강하를 구하는 보수적 방법입니다. 다른 부하 전류, 발전기 전원의 과도 응답, 가속 중 전류 변화는 반영하지 않습니다. 발전기로 기동하거나 대형 전동기는 제조사 자료와 동적 해석으로 확인하세요.

It uses the locked-rotor current and power factor at the instant of starting, giving the largest dip (conservative). Other load currents, generator transient behaviour and the current change during acceleration are not modelled; check generator-fed or large motors with manufacturer data and dynamic studies.

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