일반적으로 가장 많이 계산하게 되고 그래야만 하는 공식입니다. 꼭 부하물(대상물)이 모터나 히터일 때만 적용되는건 아니며, 부하물의 용량에 따라서 대부분의 모터 일때의 계산식으로 계산하셔도 무방합니다. 단 전원부의 차단기를 설정할 때는 역률에 단상일 경우 1.414(루트2) 삼상일 경우 (1.732)를 적용하시면 됩니다. 아래는 부하가 모터와 히터일때 전류용량 계산하는 공식이니 참고 하시고.. 덤으로 케이블의 허용전류표도 넣었습니다. 1.단상일때: 1)히터일때:I=P/V 예문:3kw히타 일때 암페어값 I=P/V=3000/220=13.64[A] 2)모터일때:I=P/V*역율(보통=0.85) 예문:3kw모터 일때 암페어값 I=P/V*역율(보통=0.85)=3000/220*0.85=16.04[A] 2.3상일때: 1)히터일때:I= P/V*루트3= P/V*1.732 예문:3kw히타 일때 암페어값 구하는 공식. 3상 I=P/V*1.732= 3000/380*1.732= 4.558[A] 2)모터일때:I= P/V*루트3*역율= P/V*1.732*역율(보통=0.85) 구하는 공식. 3상 I=P/V*1.732*역율(보통=0.85)= 3000/380*1.732*0.85= 5.36[A] **역율이란 유도성(모터종류)부하 혹은 용량성(콘덴서종류)부하에서 전압위상과 전류위상이 어긋나면서 생기는 무효전력으로 인한 손실을 뺀 실질효율을 뜻하며 공식은 역율=유효전력/피상전력(유효전력+무효전력) 입니다 **모터의 역율개선은 진상콘덴서를 모터와 병렬로 붙여주므로서 개선됩니다 일반적인 모터의 역율은 보통 0.75~0.85이며 진상콘덴서를 붙이므로서 보통 0.95까지 개선됩니다. **전선굵기와 허용전류** 절연물의 최고허용온도가 60도의 캡타이어케이블 허용전류
[비고1] 이표는 캡타이어케이블을 통상의 배선으로 사용하는 경우로서 드럼감기등으로 사용하는 경우는 제조업자 등이 지정하는 전류감소계수를 사용할 필요가 있다 [비고2] 이표에서 중성선, 접지선 및 제어회로용의 전선은 심선수에 산입하지 아니한다. 접속하는 4심의 캡타이어케이블중1심을 그 전동기의 접지선으로서 사용하는 경우는 3심에 대한 허용전류를 적용한다 「모터의 과부하 운전에 대한 이해」 1. 기계적인 원인 1.1 일반적인 과부하 실제부하의 증가에 따른 과부하로서 대부분 서서히 증가하여 어느 과부하 전류값에서 안정되는 형태를 취하는 과부하를 의미한다 . 대표적인 원인으로는 정상 운전상태에서 Pump Discharge Valve 측의 Full Opening 과 같은 실제적인 과부하 현상 등이 있다 . 1.2 JAM 현상 말 그대로 무엇인가에 꽉 조여 있는 상태로서 모터는 매우 낮은 속도로 회전하면서 정격을 크게 초과한 커다란 부하전류가 흐르는 상태를 의미한다 ․대표적인 원인으로는 베어링 그리스의 결빙 , Roller 와 같은 부하측에 커다란 물체의 침입 등을 들 수 있으며 기동 시에 발생되는 현상이다 . 실제 경험한 바에 의하면 상당히 기온이 낮은 겨울날에 베어링의 그리스가 결빙되어 커다란 저항이 생겨서 모터가 가속되지 못하고 JAM 현상이 발생된 적이있는데 정격속도의 20 % 이내로 회전하면서 커다란 부하전류가 흘러 여러 번의 기동실패를 반복한 것이었다 . 1.3 구속현상 (Locked Rotor) 말 그대로 회전자가 구속되어 모터가 회전하지 못하는 상태가 되며 기동전류와 동일한 크기의 과전류가 흐르는 상태를 의미한다 . 대표적인 원인으로는 베어링 소손에 의한 고착 , Pump Casing 내부에 단단한 이물질이 침입하여 Impeller 의 회전을 정지시키는 경우 등을 들 수 있으며 운전 중에 나타나는 현상이다 . 2. 전기적인 원인 2.1 장기간 사용으로 인한 효율 저하에 따른 전류의 증가 모터를 장시간 사용하게 되면 내부의 철심 및 절연물 등의 열화에 따라 철손이 증가하여 실제로 과부하가 아닌 상태에서 정격전류를 초과하는 전류가 흐르는 경우가 있다 . 2.2 입력전압 불평형에 의한 전류의 증가 3 상 입력전압에 불평형이 생기면 전류의 불평형이 생기고 이로 인해 모터의 효율이 급격히 저하하여 실제로 과부하가 아닌 상태에서 정격전류를 초과하는 전류가 흐르는 경우가 있다 . 이와 같은 현상의 원인으로서는 각상의 접촉불량에 의한 모터의 단자전압 불평형 등을 생각할 수 있겠다 . NEMA 규격에는 전압의 불평형이 효율에 미치는 영향을 명시해 놓고 있는 이는 뒤에서 다시 설명하도록 한다 . 3. 과부하시 모터에서 나타나는 현상 3.1 기계적인 과부하 모터에 기계적인 과부하가 걸리면 즉시 나타나는 현상은 회전속도의 저하가 발생되는 것이다 . 물론 JAM 이나 구속현상과 같은 기계적인 과부하에 대해서는 눈으로 즉시 확인이 가능하지만 서서히 증가하는 과부하의 경우 육안으로 속도변화를 감지할 수는 없다는 어려움이 있다 . 모터의 기계적인 과부하가 발생하면 왜 회전속도가 저하하는지에 대해서는 다음의 속도 -토크 (전류 ) 특성곡선으로 쉽게 설명이 가능하다 . 참고로 아래 특선곡선 중 곡선 A 와 B 는 전전압 기동시에 속도증가에 따라 모터가 내는 토크와 전류를 나타내며 곡선 C 와 D 는 80 % 감전압 기동시에 속도증가에 따라 모터가 내는 토크와 전류를 나타낸다 . 전전압 기동 시 전류는 정격의 약 600 % 가 흐르고 기동토크는 정격의 약 80 % 를 내고 있음을 알수 있으며 80 % 감전압 기동시의 기동전류는 전전압 기동전류의 약 80 %, 기동전류는 전전압 기동토크의 약 64 % 가 되는 것을 알 수 있다 . 이와 같은 사실에서 정격전압을 기준으로 볼 때 모터의 전류는 인가되는 전압에 비례하고 토크는 인가되는 전압의 제곱에 비례함을 알 수 있다 . 또한 정격 토크의 의미는 정격회전 속도에서의 모터가 내는 토크이며 정격 회전속도는 명판상에 나타나 있는 속도를 의미한다 . 예를 들어 2 극일 때는 3570RPM, 4 극일 때는 1780 RPM 등과 같은 동기속도가 아닌 정격슬립이 반영된 실제의 회전속도를 의미하는 것이니 혼돈이 없도록 하기 바란다 . 이와 같은 개념을 바탕으로 이제부터 설명에 들어가도록 하며 다음에 기술되는 내용들은 그 개념을 반드시 파악하도록 하여야 한다 . 유도전동기의 회전속도는 부하에 따라 차이가 나며 전류 역시 이에 따라 변하게 되는 것은 당연하다 . 이 변하는 궤적은 당연히 속도 -토크 특성 곡선 및 속도 -전류 특성 곡선을 따라서 움직이게 될 것은 또한 당연하다 . 결론적으로 한가지만 기억하도록 한다 . 유도전동기의 속도는 부하에 따라 변하게 되며 부하가 증가하면 속도가 감소하 고 부하가 감소하면 속도가 증가하는 서로 상반적인 관계가 있다는 것이다 . 그럼 어느 정도 속도가 변할까 하는 의문이 생기는데 순수하게 이론적으로 계 산하는 것은 매우 복잡하지만 간단하게 보면 다음과 같다 . 모터의 속도에 대한 토크의 특성은 속도의 증가에 토크가 일정하게 감소하는 거의 직선적으로 비례함을 알 수 있다 . 따라서 다음과 같이 간단하게 특성을 추정하는 것이 가능하다고 본다 . 지금 정격출력이 1000 HP, 동기속도가 1800 RPM 인 4 극 유도전동기 명판상 의 정격속도가 1750 RPM 이라고 하면 이때 부하가 500 HP 걸려 있다면 모터의 속도는 정격속도에서 슬립 (50 RPM) 의 반인 약 25 RPM 만큼 빠르게 회전한다고 볼 수 있으며 약 1775 RPM 으로 회전함을 확인할 수 있다 . 우리가 흔히 말하는 No Load Test (Solo Test) 의 경우 모터는 1800 RPM 으로 회 전하게 된다 . 우리는 Solo Test 할 때 속도를 점검하지 않는데 이는 경우에 따라서 매우 중 요한 사항이니 최초 가동 시 꼭 점검해 놓는 습관을 가지도록 하여야 한다 ..3.2 전기적인 과부하 전기적인 원인에 의해서 발생된 과부하의 경우 위에서 살펴본 기계적인 원인에 의한 과부하와는 다른 현상이 발생한다 . 쉽게 말하면 기계적인 과부하의 경우에는 부하의 크기와 모터의 속도는 서로 반비례한 관계를 가지게 되는데 전기적인 원인에 의한 과전류 유입의 경우에는 이러한 규칙이 통하지 않는다는 것이다 . 특히 모터의 효율저하에 따른 과전류 유입의 경우 위에서 설명한 동작과는 전혀 맞지 않는 현상이 발생한다 . 예를 들어 기계적으로는 정격부하가 이하에서 운전되어 정격속도 이상으로 회전하는데 전류는 정격이상으로 소요되는 경우가 발생한다 . 또한 극히 드문 일이지만 모선전압에 불평형이 발생하면 현저한 효율저하가 발생되고 이에 따라 과전류가 유입하게 되는데 이론적인 측면에서 보면 대부분의 경우 한 상이 다른 두상에 비해 전류가 크게 흐른다 . 모터의 내부에 각상 임피던스 불평형이 발생하여 입력전류가 서로 다르게 되는 경우도 위와 거의 유사한 현상이 발생한다 . 모선전압이 상당히 안정적인 전력계통에서는 모선전압 자체가 불평형이 되는 경우는 거의 없다고 생각하며 따라서 불평형 현상의 대부분은 모터 내부이상에 의한 것으로 볼 수 있다 . 그러면 NEMA 에서 규정하고 있는 전압 불평형에 의한 모터의 효율저하에 대하여 알아보도록 한다 . 자료의 인용출처는 NEMA MG-1, 1987, Part 14, Page 7,Figure 14-1 이다 . [전압 불평형에 따른 모터의 효율 저하 특성 ]. 전압 불평형 율이 2 % 만 되어도 효율은 원래 자신이 가지고 있던 95 % 로 줄어들게 됨을 알 수 있으며 이는 곧 자기 정격용량의 95 % 밖에 사용하지 못하는 것을 의미하는 뜻에서 용량저감율 (De-Rating Factor) 라 한다 . 여기서 Derating Factor 를 계산하는데 사용되는 전압 불평형율은 3 상 전압의 평균 값에 대한 이 평균 값과 최대의 편차를 가지는 전압의 백분율이다 . 이상과 같이 모터의 과부하에 대하여 기계적인 부분의 원인과 전기적인 부분의 원인으로 구분하여 살펴보았다 . 아마도 이 이외에도 우리가 경험하지 못하고 미처 생각하지 못하는 원인이 있을 수 있으며 항상 업무를 수행하면서 얻은 새로운 경 험은 반드시 그 이론적 배경을 철저히 분석하여 우리의 Know-How 를 축적해 가 야 할 것이다 . 이제는 과부하가 발생되었을 경우 우리가 어떤 항목을 무엇을 사용하여 어떻게 점검해야 하는 지에 대한 감을 잡을 수 있을 것이다 .. 4. 과부하 발생시의 점검 및 조치사항 앞에서 충분히 그 원인에 대하여 살펴보았으므로 긴 설명은 필요 없을 것으로 생각한다 . 다만 정리하는 의미에서 간단하게 과부하 현상이 발생 했을 경우에 점 검해야 할 사항과 조치등에 대하여 간단히 설명해 보도록 한다 . 과부하의 정확한 원인을 파악하고 조치하기 위해서는 다음과 같은 항목의 점검 이 필요함을 알 수 있다 . * 전압과 전류의 불평형 여부 * 실제 기계적인 과부하 여부를 알 수 있는 모터의 속도 측정 따라서 이와 같은 점검작업에 필요한 장비인 전류 및 전압을 측정할 수 있는 Multi-Tester 와 모터의 회전속도를 측정할 수 있는 Tachometer 를 준비하고 해당 항목을 측정하여 결론을 내린 후 필요한 조치를 수행하면 되는 것이다 . 다시 한번 강조하지만 모터의 회전속도를 측정하여 정격속도 이하로 돌면서 정 격전류를 초과하면 기계적인 문제점이며 그렇지 않으면 전기적인 문제점일 가능성 이 매우 높은 것이다 . 이상으로 모터 과부하의 원인 및 점검방법에 대한 설명은 마치기로 하며 아무튼 모든 현상이 우리가 생각하는 대로 속단할 수 있는 것은 그리 많지 않다는 것을 다시 한번 말하며 어떤 일을 수행하든 항상 기술자의 자세로 임하여야만 품질높은 결과를 얻을 수 있다는 것을 강조한다 |
모터 부하 전류 - moteo buha jeonlyu
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