3상 Motor 와
Overload
우리는 모터를 사용하는 System에서 종종 전기적인 결함으로 인해
System이 멈추는것을 수리 할 때가 있다.
그 원인을 분석 하여 보면 보통 다음과
같다.
1) 과부하로 인한 Overload
Trip
2) 3상중 1상 Open.
3) 3상중 1상 Fuse Open
4) 모터 절연파괴로 인한 모터 내부 코일
Short
5) Magnet
Contactor 접점 마모로 인한 상 Fail
(그림 1) 3상 모터
구동회로
위 회로에서 보면 Full
Load Current는 10A 이다.
Overload는 Motor
FLA의 125%로 선정한다.
Time Delay Fuse를 사용 할
경우 Motor FLA의
175%로 선정한다.
모터에
공급되는 전압(전류)은 모터내의 Stator Coil에 공급된다.
(그림 2) 1상이 Open된 경우의 Y결선 3상 모터
구동
(그림 3)과 같이 1상이 drop(단선)되고 single
Phase Power가 3상 모터에 인가 될 경우
모터의 코일은 wye결선으로
된다.
R상은 Power drop으로
인해 전류는 0A가 된다.
S상과 T상은 대략 1.73 *
10A = 17.3A까지 증가한다.
single phase로 들어오는
전압으로 3상 모터를 계속 운전하는 경우 모터는 타게된다.
그 이유는 모터 자신이
overload를 가지고 있지 않으므로 자신을 보호 할 수가 없다.
적합한 overload로 모터를
보호하기 위해서는 모터 FLA의 125%의 overload를 통해 모터에
전원이 공급 되어야
한다.
이때 overload는 Line에
17.3A가 흐르는 것을 감지 할 것이고.
overload Relay는
Line을 Open시킬 것이다.
그러므로 모터의 파손으로 부터
보호 할 수가 있다.
(그림 3) 1상이 Open된 경우의 Delta결선 3상 모터 구동
(그림 4)와 같이 1상이 drop(단선)되고 single
Phase Power가 3상 모터에 인가 될 경우
모터의 코일은 delta결선으로
된다.
R상은 Power drop으로
인해 전류는 0A가 된다.
S상과 T상은 대략 1.73 *
10A = 17.3A까지 증가한다.
이때 모터내의 1개의 코일에는
11.6A로 전류가 증가하며
다른 2개의 코일은 직열로
연결되어 저항값이 2배로 증가한다.
전류는 1/2로 줄어 5.8A의
전류가 흐르게 된다.
모터 내부의 1개의 코일에는
11.6A로 3상 모터에 Power가 공급될 경우 타게된다.
이때 모터 Line 전류는
17.3A가 흐르므로 overload가 있으면 17.3A를 감지 할것이며
overload Relay는
Line을 Off 시킬 것이다.
그러므로 모터의 파손으로 부터
보호 할 수가 있다.
(그림 4
) Transformer 1차에서 1상이 Open된 경우의 Y결선 3상 모터 구동
(그림
5)와 같이 운전중 Y-Delta Transformer
1차에서 1상이 Open된 경우는 어떤 현상이 일어날까?
Delta-Wye
또는 Delta-Delta Transformer는
유사한 상태가 일어나는데 Transformer 1차 코일 1상이 Open 되어도
여전히
모터에 Power는 들어가고 모터는 돌아간다.
위 회로를 보면 overload를
R상 T상 만 설치하고 S상에는 설치 하지 않았다.
R상
T상의 전류는 대략 1.15 * 10A = 11.5A 까지 증가한다.
S상은
대략 2.3 * 10A = 23A가 흐른다. 이경우 S상 코일은 타게 된다.
그러므로
3상 모터의 경우 overload는 3상 모두 설치 하여야 한다.
(그림 5
) 병렬로 구성된 모터 구동회로에서 1상이 Open된 경우
(그림
6)에서 큰 size의 모터와 작은 size의 모터가 병렬로 구성되어 운전되는 경우
큰 size의 모터는 큰
부하가 아닌경우 1상이 Open된
상태로 모터의 2상의 코일에서는 Magnetic field를
발생시키며 계속
회전 할 것이다.
작은
size 모터는 멈출지 아님 계속 돌아갈지 모른다.
위 경우 모터가 가벼운 부하를
구동 시키는 경우에는 계속 돌아간다.
이는 3상 중 1상의 문제를
가지고 회전하는 것으로 모터에 찌그러짐(distort)을 가진 파형의 전압이 모터에 인가된다.
Power Line에
연결된 다른 모터도 찌그러짐(distort)을
가진 파형의 전압이 모터에 인가된다.
모터가 돌아가든 안돌아가든 얼마의
시간이 경과되면 당연히 모터 코일은 타게된다.
그러므로 모터 구동회로에는 반듯히
overload를 설치하여 모타의 파손을 방지 하여야 한다.
Unbalanced Voltage
전기적으로
모터가 파손되는 진짜 이유는 전압의 불균형 때문이다.
3상 전압이 unbalance
하게 모터에 공급되면 모터의 코일에 불균형한 전류가 흐르게 된다.
이것이 모터가 파손되는 가장 큰
이유이다.
조그마한
차의 unbalance 전압이라 할지라도
이는 모터에 온도를 높이는 결과를 만들고, 이와 동시 높은 전류를 흘리게 되는 원인을 만들게 한다.
이때
모터는 ham을 발생시킨다.
모터 제작 규정에는
모터에 인가되는 unbalance 전압은 61%를 초과
하지 않기를 권하고 있다.
모터의
정격전압 65% 수준에서 모터가 정상적으로 돌아간다면 좋은 모터를 디자인 한 것으로 본다.
모터에
부착된 명판(nameplate)을 보고 적혀있는 모든사양들을 준수하여 모터를 install 하는 것이 중요하다.