대일아쿠아

예로 감속기의 INPUT SHAFT를 잡고 돌리면 적은 회전력으로도 회전을 시작하나 OUTPUT
SHAFT를 잡고 돌리기는 매우 어렵다. 이것은 INPUT SHAFT의 관성과 OUTPUT SHAFT의 관성에
크게 차이가 나기 때문인데 그 차는 감속 비의 제곱에 반비례 한다. 가령 INPUT SHAFT의 WR²
이 1.05 lb-ft² 이고 G/REDUCER의 감속 비가 6:1이라면 OUTPUT SHAFT의 WR²은 INPUT
SHAFT의 WR² X 감속비²인 (1.05 x 62) = 37.8 lb-ft² 이 된다.

가령 FAN의 WR² 이 30,290 lb-ft², G/REDUCER의 LOW SPEED SHAFT의 WR²이 852.6 lb-ft² ,
COUPLING SHAFT의 WR²이 2.4 lb-ft² 이고 G/REDUCER의 감속비가 14:1이라고 할 때 MOTOR
SPEED에서의 WR²의 합, 즉 EQUIVALENT INERTIA는 얼마 인가를 계산하여 보자.

여기에 모터 자체가 같고 있는 관성을 합한 것이 TOTAL EQUIVALENT INERTIA인 것이며,
MOTOR DATA SHEET상의 허용 WR²보다 작아야 된다.

다음은 MOTOR의 STARTING TIME을 구하여 보자.

    t = Equivalent Inertia x Motor Speed / (308 x Average Accelerating Torque)

FAN의 속도와 FAN BHP간의 관계에서 FAN BHP는 속도의 3승에 비례한다. 즉,

HP @ 1/4 OF FAN SPEED = (1/4)³ HP @ FAN SPEED
HP @ 2/4 OF FAN SPEED = (2/4)³ HP @ FAN SPEED
HP @ 3/4 OF FAN SPEED = (3/4)³ HP @ FAN SPEED

예로 160 RPM의 FAN SPEED가 설계치 일 때 FAN의 BHP가 86 BHP였다면 FAN의 속도가 1/4,
2/4, 3/4 일 때의 예상되는 BHP는;

HP @ 1/4 OF FAN SPEED = (1/4)³ x 86 = 1.34
HP @ 2/4 OF FAN SPEED = (2/4)³ x 86 = 10.75
HP @ 3/4 OF FAN SPEED = (3/4)³ x 86 = 36.28

또한 FAN속도와 FAN의 TORQUE간의 관계는 속도의 자승이다. 즉,

TORQUE @ 1/4 OF FAN SPEED = (1/4)² HP @ FAN SPEED
TORQUE @ 2/4 OF FAN SPEED = (2/4)² HP @ FAN SPEED
TORQUE @ 3/4 OF FAN SPEED = (3/4)² HP @ FAN SPEED

TORQUE @ FAN SPEED는 다음에서 구한다.

TORQUE = 5252 x BHP / FAN

RPM

지금까지는 FAN SPEED 변화에 따른 HP와 TORQUE의 변화를 알아 보았으나 이는 모터 업체에
는 의미가 별로 없으며 상기식에 나타난 FAN BHP를 실제로 MOTOR SHAFT에 걸리는 ACTUAL
SHAFT HP으로 환산하고 MOTOR SPEED에 대하여 TORQUE 값을 계산하고 그때의 CURVE를
제시하여야 모터 업체는 부하 특성을 파악 하여 모터를 설계하는 것이다.

이상과 같이 FAN의 토크 특성은 속도 변화의 제곱에 관계 되는 것으로 이러한 토크를 가변 토크
(VARIABLE TORQUE) 라 한다. POLE CHANGE MOTOR를 사용할 경우 속도에 관계없이 정 토
크 (CONSTANT TORQUE) 모터를 모터 업체가 추천 하는 경우를 자주 보는데 이는 모터 가격이
싸기 때문이나 정 토크의 모터는 속도 변화에 관계 없이 토크는 불변이고 HP는 속도 변화에 비례
하는 것으로 FAN과 PUMP를 제외한 대부분의 산업용 기계에 적용 된다.

그러나 FAN과 PUMP는 토크의 특성이 속도 변화의 제곱에 비례 하므로 가변 토크이다. 따라서
VARIABLE TORQUE MOTOR를 사용 하여야 구동부를 보호 할 수 있다. FAN의 사고 원인의 대부
분이 CONSTANT TORQUE MOTOR 선정에 기인 한다. VARIABLE TORQUE MOTOR의 특성은
HP은 속도 변화의 3승, TORQUE는 속도 변화의 제곱에 비례함을 앞에서 살펴 본 바와 같다. 가령
BHP가 105 HP이고 FAN SPEED가 125 RPM 이며 MOTOR의 POLE수가 4/6 P 일 경우는,

그러나 만약에 CONSTANT TORQUE MOTOR를 사용 시는

로 그 결과는 엄청나게 다르게 나타나게 되므로 반드시 VARIABLE TORQUE MOTOR를 사용 해
야 한다. 한편 POLE CHANGE MOTOR의 주된 목적이 동력 SAVING과 냉각수 출구 수온의 과냉
을 막기 위한 것으로 POLE수의 선정이 매우 중요하다. 국내에서는 무조건 4/8 POLE을 선호하나
이는 POLE CHANGE되는 횟수가 적어 실제로 8 POLE 보다는 4 POLE에서 돌아가는 횟수가 경우
가 많으므로 4/6 POLE 또는 4/6/8 POLE CHANGE MOTOR를 사용하는 것이 냉각탑 자동 제어
에 적합하다. 또한 POLE CHANGE MOTOR의 경우 동력 선정 기준은 다음에 따라야 한다.

만약 HIGH SPEED에서의 MOTOR HP이 100 이었다면 LOW SPEED에서의 MOTOR HP은 얼마로
하여야 되겠는가?

앞에서 살펴 보았듯이 이론적으로는 속도 변화에 3승에 관계되나 실제는 이보다 다소 떨어진 2.5
승 정도이다. 이는 모터의 효율, 공기 밀도의 변환 등 SYSTEM이 HIGH SPEED 때의 조건과 동일
하지 않기 때문이다.

한편 모터 업체 대부분은 TWO WINDING (4/6 POLE)인 경우를 제외 하고는 모터 내부 결선 조작
에 있어 2승 관계로 제작하는 것을 원칙으로 하고 있다. 따라서 4/6 POLE CHANGE 모터의 경우
100/45 HP, 4/8 POLE CHANGE MOTOR의 경우 100/25 HP으로 제작한다.