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[기술노트 2] 최신 전자접촉기 선정법과 부가 Module에 대하여
2009-01-20

최신 전자접촉기 선정법과 부가 Module에 대하여

㈜대륙_현용주 전무
(031)334-3371 / www.e-daco.net

▶ 개요
전자접촉기(Magnetic Contactor)란 ON-OFF 신호에 의해 모터 등의 부하를 운전, 정지시켜 부하를 보호·제어하는 목적으로 사용하는 기기다. 부하에 과전류가 흐르면 과부하계전기로 이를 감지하여 전자접촉기 조작 전원을 OFF시켜 부하를 정지시키고 보호하게 된다.
한편 전자개폐기(Magnetic Switch)는 전자접촉기와 과부하계전기가 조합된 상태로, 과부하계전기에서 발생하는 신호가 전자접촉기 조작 코일 전원을 제어하여 필요에 따라 부하 개로나 폐로 시에 사용하는 제품이다.
전자접촉기를 선정하여 사용하기 위해서는 여러가지 사항에 대해서 확인해야 하며, 여기에서는 전동기 부하 시동법에 따른 전자접촉기의 선정 방법에 대해 알아보도록 한다.

▶ 각종 시동법에 대한 ㈜대륙 전자접촉기 선정
전자 시동기에 사용되는 전자접촉기 선정에 대해서는 다음의 항목을 검토할 필요가 있다.
가. 폐로및차단용량
나. 통전 용량 또는 단시간의 과전류 내량
다. 수명
라. 전환 시 무통전 여유 시간
마. 전압강하

⑴각종시동법에사용되는전자접촉기에필요한성능
<표 1>은 농형 유도전동기 시동법을 나타낸 표다. 또한 농형 유도전동기의 각종 시동법에 사용되는 전자 접촉기에 대해서 필요로 하는 폐로 차단용량 및 통전 용량을 구하면 <표 2>의 수치를 얻을 수 있다.
<표 2>의 수치는 다음과 같은 가정에 의해 구한 것이다.
① 전동기의 시동 토르크는 300%로 한다.
② 감압 시동에 대한 부하는 감전압에 대해서 최대 토르크의 80%로 한다. 다만, 이것이 정격 토르크 이상으로 될 때는 정격 토르크로 한다.
③ 토르크는 전압의 2승에 비례한다.
④ 전동기의 전 전압 시동 전류는 전 부하 전류의 6배로 한다.
<표 2>의 수치는 전동기 정격 전류에 대한 배수로 나타내고 있지만, ( ) 내 이상 조건에 대한 폐로 차단 용량에는 주의를 요한다. 정상 상태에 대한 배율은 특히 시동으로부터 운전에 전환 시 시동이 완전히 완료되고 전류가 저감하고 나서 전환하는 것을 전제로 하고 있으므로, 시동이 완전하게 종료하기 전에 전환이 행해지면 전환 전류는 바로 이상 조건에 가까운 값으로 이행한다.

시동으로부터 운전에의 전환에 대해 IEC 292-2에는 전동기 정격속도의 80% 이상이 됐을 때 전환을 행하도록 추천하고 있지만, 전동기 회전수가 충분히 오르지 않고 시동 전류를 감쇠하지 않는 채 전환한 경우에는 전자접촉기의 전기적 내구성을 크게 감소시킨다.
한편 <그림 1>, <그림 2>는 감압 시동 시 전류과 토르크 특성 곡선 예를 나타낸 것이다.

⑵ 폐로 차단 용량으로부터 본 전자접촉기 선정
JEM 1038(교류 전자 접촉기)의 규격에는 폐로 차단 성능을 <표 3>처럼 급별로 규정하고 있다. 일반적인 전자접촉기는 농형 유도전동기의 전 전압 시동을 전제로 하고 있으므로, AC3급 또는 4급의 성능을 가지고 있다. 전 전압 시동의 전자접촉기에 요구되는 급별은 AC3급이 있지만 이것은 폐로 10배, 차단 8배로 <표 2>에 기재된 필요한 폐로 차단 용량에 대해서 여유를 가지고 있다. 그러나 이것은 전압 변동, 그 외의 조건에 의한 시동 전류의 편차를 고려한 것이므로 다른 감압 시동 전류에 대해서 폐로 차단 용량의 점에서 전자 접촉기를 선정할 경우도 같은 정도의 여유를 갖게 할 필요가 있다.

⑶통전용량및과전류내량에서본전자접촉기의선정
연속 운전에 사용되는 전자접촉기는 ⑴항에 나타낸 수치를 기초로 전자접촉기 통전 용량에 적합한 것을 선택하는 것이 좋다. 그러나 시동 시에만 사용되는 접촉기같이 통전이 단시간인 것은 ⑴항에서 기재한 수치 그대로 접촉기를 선정하면 여유가 너무 있어 경제적이지 못 하므로 용량을 내려 접촉기를 선정한다. 어느 정도 내릴 수 있을지는 통전 전류, 통전 시간과 접촉기 단시간 과전류 내량과의 관련성으로 구할 필요가 있다.

일반적인 사용 조건에 있어, 종합적인 용량은 <표 2>에 나타나 있는 전동기의 출력 ㎾에 대한 배율로 나타냈다.

⑷ 감전압 시동기 전기적 내구성
사용 조건이 1일 수회 정도의 시동을 행하는 접촉기는 폐로 차단 용량 및 통전 용량만으로 선정해도 통상 충분한 수명을 얻으므로, 특히 개폐 내구성을 생각하고 선정할 필요는 없다. 또한 전자접촉기의 전 전압 시동에 대한 전기적 수명에서 시동기 전기적 수명은 차단 전류의 2승에 반비례하는 것으로 추정 가능하다. 다만, 시동 도중의 상태로 전환을 행하려면 접촉기의 차단 전류가 ⑴항 <표 2> ( ) 내의 값이 되어 이상 소모하므로 주의를 요한다.

⑸ 전환 시 무통전 여유 시간
감압 시동기에 사용된 전자접촉기 중에는 동시에 투입되면 단락 사고가 발생하는 것이 있다. 이러한 전자접촉기는 전기적인 인터록을 하면 동시 투입이 발생할 가능성이 극히 적지만, 시동용 전자접촉기로 차단되고 나서 운전용 전자접촉기가 투입될 때 까지의 시간(전환 시 무통전 여유 시간)이 짧으면 아크에 의한 단락 사고가 발생할 가능성이 있다.

고전압 회로에 대해서는 이상 시를 고려해서, 전자접촉기의 프레임 사이즈를 변경하지 않고 전환시에 릴레이 또는 타이머를 개입시켜서 조작할 경우도 있다.

⑹ 전압강하
감압 시동기는 비교적 전원 용량이 작은 경우에 적용되기 때문에 시동 시 전압강하가 크게 되는 경우가 발생한다. 특히 Open Transition 방식의 스타-델타 시동기는 스타로부터 델타에의 전환 시, 전동기가 일단 전원에서 개로되고 델타 투입 시 전원 전압과 잔류 전압 위상으로부터 큰 돌입 전류가 흘러 전원 전압이 크게 강하하는 것이 있으므로 내전압 강하 특성이 뛰어난 전자접촉기를 사용하는 것이 바람직하다.
㈜대륙의 전자접촉기는 기존 저전압 보상형 코일의 기능을 표준품으로 준비 중이다.


▶ IT기술을 접목한 부가 Module
㈜대륙은 이번에 출시한 전자접촉기와 함께 개발한 별도의 감지 Module을 통해 새로운 부가 기능을 제공할 예정이다. 이 Module은 기존 전자접촉기나 차단기 등에 부착하여 결상, 사용횟수, 온도 정보를 자동으로 인식하여 외부에 경고 램프를 동작시키며 전원 차단 신호를 제공하는 제품이다. 그 종류는 결상방지 Module, 교환주기 알림 Module, 온도감지 Module 등 3종이 있다.

① 결상방지 Module(MC-PD3P)
전자접촉기 각 상(R, S, T)에 결상 정보를 감지하여 선로 및 부하를 보호하고, 사용자에게 원격으로 통보하는 통신 기능을 내장하고 있다.(<그림3>참조)
② 교환주기 알림 Module(MC-PL2)
전자접촉기 유지 보수를 용이하게 하기 위해, 사용자가 미리 설정한 교환주기가 도래했을 경우 전자접촉기의 교체시기를 알려주는 기능을 내장하고 있다.(<그림4>참조)
③ 온도감지 Module(MC-TD3P)
단자가 체결되는 단자대 온도를 각 상별로 측정하여 현재 온도를 표시하고, 설정 온도 이상으로 온도가 상승할 경우 자동으로 전원을 차단하여 장비 소손 및 화재로 인한 물적·인적피해를 줄일 수 있는 기능을 보유하고 있다.(<그림5>참조)

각 Module은 보급형과 통신 기능을 보유한 고급형으로 구분되며, 조합 가능한 전자접촉기는 ㈜대륙의 전자접촉기 전 모델인 MC 9 ~ MC 400까지 조합 가능하다.
또한 이 제품들은 Magnetic Contactor나 차단기에서 발생할 수 있는 결상, 수명, 온도 정보를 자동으로 인식하여, 이상 발생 시 외부에 경고 램프를 동작시키며 전원 차단 신호를 제공함으로써 과부하로 인한 장비 소손과 화재로 인한 물적·인적 피해를 줄일 수 있는 기능을 보유하고 있다.

▶ 향후 기대 효과
㈜대륙에서 출시한 이번 신제품(<그림 6> 참조)은 IT기술이 접목되어 장비 이상 발생 시 관리자 컴퓨터나 핸드폰으로 발생 정보를 제공하고, 원격에 위치한 관리자가 필요시 장비 상태를 모니터링할 수 있어 기존 산업시설물의 유지 관리 및 안전 향상에 크게 기여할 것으로 예상된다. 또한 기존 산업현장에서 발생하는 문제점을 크게 개선할 수 있어 소비자의 큰 호응이 기대된다.

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