Re:리버서블 모터 회로에 안전장치를 추가하시는 게 좋겠습니다.

[이기봉]

원하시는 대로 모터를 구동할 수 있게 되어서 우선 축하드립니다.
이제 정상적인 동작을 할 수 있음으로..비 정상적인 경우를 생각해야 합니다.

즉 고장나는 상황 분석과 고장났을 때 A/S 할 것을 고민할 차례입니다.

이 부분에 대해서 고수분들이 답변해 주시기를 기대하고 있었습니다만. 고수분들이 바쁘신가 봅니다.

여러 가지 부가적인 안전 장치를 매달 수는 있는데 이 안전장치 자체가 망가질 경우도 있으므로 최소한도로 고민해 보았습니다.

1.온도스위치(b접점. 온도가 상승하면 차단)
2.휴즈
3. 스너버 회로

등을 추가했습니다.

회로에 대해 설명드리면

모터 명판에 보면 CLASS E 라고 되어 있는데
 http://www.ggm.co.kr/technique/motor_summary.asp
자료에 의하면 모터의 권선의 최대 온도가 120도라고 되어 있습니다.

즉 120도 이하에서만 사용할 수 있고

권선의 온도가 120도를 넘으면 절연 피복이 타 버리고 그러면 권선간 절연이 파괴되어서

나중에는 권선 사이에서 합선이 일어 나겠죠.

결국은 모터 전체가 타 버릴 것이고 전원선 자체를 합선시켜 버려서 화재가 일어 나겠습니다.

또 이 자료에는 과열보호장치가 되어 있는 모터도 있다고 하는데

그런것은 명판에 뭐라 표시되어 있다는 데요.

명판에 아무것도 보이지 않으니 구입하신 모터는 과열보호장치가 되어 있지는 않은 것으로 생각합니다.
 

모터 명판에는 또한 DUTY : 30 min. 이라고 되어 있는데
http://www.ggm.co.kr/product/ac/AC_Reversible.asp
자료에는

- REVERSIBLE MOTOR는 짧은 시간에 정회전, 정지, 역회전등의 제어용으로 뛰어난 특성으로 운전되도록 설계되어   있어서 손실입력이 크기 때문에 INDUCTION MOTOR에 비해 온도상승이 높습니다.

따라서 정격운전시간은 30분으로   되어 있습니다.

- 즉 정격운전시간이 30분이라고 하는 것은 온도상승 측면에서 볼 때에 정격부하로 연속적으로 운전가능한 시간이 약30분   이라고 하는 것입니다.

간헐적인 부하와 경부하로 외피온도가 90℃가 넘지 않는 경우에는 연속사용이 가능합니다.

라고 되어있습니다.

또 같은 자료에서 동작시간과 온도상승에 대해서는

그림 7과 표2를 겹쳐서 보면

연속운전일때는 온도 상승이 60분에 70도를 넘지만 1초운전 1초정지(A경우)에서는 약 50도 상승하고요,

2초운전 2초정지(B 경우) 에서는 약 40도 상승 합니다.

30초 운전 30초 정지일 경우에는 어떨지 모르겠습니다만 B 경우에 해당하리라 기대해 봅니다.

정확한 건 실험해 보아야 겠습니다.

모터의 정확한 권선온도를 측정하는 방법은 직류 저항을 측정하는 것입니다.

(일반적으로 사용하는 방법입니다.)

  http://www.ggm.co.kr/technique/motor_summary.asp 자료에도 나와 있습니다.

 
모터가 충분히 식어 있을 때에 권선의 직류 저항을 측정하고

정상적인 가동을 한 후에 권선의 직류 저항을 측정해서

위 수식에서 온도상승을 구하면 모터 권선의 온도를 정밀하게 측정할 수 있습니다.

어쨌든 B 경우에 해당해서 온도 상승이 40도라면(희망 사항)

주위 온도가 50도라도 모터 권선온도는 50+40=90도가 됩니다.

그래서 모터가 24시간 동작해도 될 것으로 생각합니다.

이제 이렇게 말씀드리면 모터 권선은 허용온도 120도 이하이므로

절대 안전하리라 생각되지만 타이머가 이상하게 고장난다면 어떨까요?

타이머가  망가져서 어느 한 개의 접점이 계속 붙어 있으면 (다른 접점은 계속 떨어져 있어도)

모터는 연속운전상태가 되어서 모터의 권선 온도가 상승한다는 겁니다.

이때 전류는 정상적인 정격전류의 크기이므로 단순히 전류 크기만을 측정(관찰)해서는

이런 이상을 발견하기가 어렵습니다.

그래서 모터 측면에 바이메탈식 온도 스위치를 부착하면 모터가 이상과열되었을 때 온도스위치가 동작해서 전기를 끊어 버린다면 모터를 보호할 수 있습니다.

이런 경우 일반적으로는
http://www.narafa.com/download/Metasol%20MC.pdf
자료(102쪽)에 있는 것처럼 

열동형과부하계전기(Thermal Overload Relays) 가 사용됩니다만

정격전류를 크게 벗어날 경우는 유용하지만 정격전류범위인데도 불구하고 비정상인 상태라면

과부하 계전기를 설정(setting)하기가 어려울 것으로 생각합니다.

전자식은..

http://www.willtech.kr/upload/2012/02/09/GMP.pdf?PHPSESSID=36b1e4dd17e29d2365ee4273c79861da
도 있습니다.

또 이런 경우는 인터록 회로를 만들어도 별로 도움이 되지 않습니다.

전자제품은 만들기 나름이므로 이런 경우를 전제로 특별히 만들어진 제품이 있는지는 모르겠습니다.

 어쨌든 그래서 쉽게 구할 수 있는 부품으로서 과부하계전기 보다 바이메탈식 온도스위치를 권합니다.

동작온도는 70도에서 80도 사이면 될 것입니다.

http://www.gstsensor.com/product_3.html
에 보니 자동복귀형도 있고 수동복귀형도 있군요.
다른 사이트에도 자료가 있습니다.

약간 다른 형태의 고장으로서 타이머의 (리버시블 모터의) 정회전 접점과 역회전 접점이 동시에 붙어버릴 수 있습니다. 그러면 모터는 정지하고 모터 권선에는 기동전류이상의 큰 전류가 흐를 것으로 생각됩니다.

 그렇지만 ac 전원선을 단락시킨 것은 아니기에 무한대(?)의 큰 전류가 흐르는 것은 아닙니다.

추측하건데 기동전류의 2-3배의 전류 정도만 흐를 것입니다.

그 결과 모터 권선의 온도는 상승할 것입니다.

이 경우에는 인터록 회로가 사용된다면 2개의 접점이 동시에 붙지 못하게 하므로 도움이 될 수는 있습니다.

그렇지만 권선 온도 상승을 온도 스위치로 검출해서 모터 전원을 차단하게 만들면 되므로 특별히 인터록 회로를 만들 필요는 없어 보입니다.

또 다른 고장으로서 (또는 A/S 중에) 어떤 여러 가지 이유로 ac전원선이 합선되는 경우가 발생할 것입니다.

예를 들어 온도 스위치가 어떤 이유로 모터 과열을 감지못할 경우에

모터는 과열되고 모터 내부에서 코일이 합선될 수도 있습니다. 그런 경우에 무한대(?)의 전류가 흐를 것입니다.

이 경우에 휴즈가 필수 입니다.

모터 명판에 0.55A 라고 되어 있으니 1A 정도의 휴즈면 될 것입니다.

여기서 휴즈는 화재 예방이 목적이지 모터나 타이머 보호용이 아님을 이해바랍니다.

타이머 접점은 조금씩 스파크가 생겨서 언젠가는 접촉불량이거나 접점이 아예 붙어 버리는 경우가 생깁니다.
타이머 접점을 보호하기 위해서 스너버 회로를 달면 좋습니다.

스너버회로는 코일(모터)에 병렬로 연결하는 경우도 있고 접점에 병렬로 연결하는 경우도 있습니다.
그림에서 스너버1/2 (접점에 병렬) 나 스너버 A/B (모터에 병렬) 를 달면 됩니다.

다만 2개를 달면 되는 것이고 4개를 달아야 한다는 것은 아닙니다.

문제는 어떤 값을 사용하는 게 제일 좋은 가입니다.

엄격하게 얼마면 된다는 것을 계산하기가 어렵습니다만..어느 정도는 아무 값이나 달아도 됩니다.

대략 100옴 1W 저항과 0.1uF 600V 콘덴서를 직렬로 해서 연결하면 됩니다.

상품화된 기존 제품을 구한다면
http://www.narafa.com/download/Metasol%20MC.pdf  자료(82쪽)에 의하면 <서지 유닛> 에 US-3 형이면 될 것입니다.
 

스너버 부분에 경험많은 고수분들이 추가로 설명해 주시기 바랍니다.
 

참고로 타이머의 LED 가 깜박인다고 타이머 접점 출력이 정상이라고 믿지 마십시오.

LED 는 타이머 접점출력과 연관성은 있으나 접점에 직렬 연결되었다거나 한 것은 아닙니다.

 그래서 LED 는 정상적으로 깜박이지만 접점은 망가져서 비정상적일 경우가 있습니다.

이런 점을 무시해서 LED 가 깜박인다고 타이머는 정상이라고 간주하는 바람에

 간단한 회로임에도 불구하고 며칠간 고생하는 사람도 본 적이 있었습니다.

어쨋든 안전장치를 추가로 설치하시기를 바랍니다.

[오리(成光鎭)]

이기봉님의 철저한 대비책 제시는 금상첨화라고 해야 할까 봅니다.

[운영지기(金鎭會)]

이기봉님 주옥같은 자료제공 열심히 하신는 모습 큰박수 보냅니다..~ 짝! 짝! 짝! 짝!

[수평선 (hl3mh)]

이기봉 님 좋은 자료 잘 보았습니다. 감사합니다.

[보안관]

스크랩한 후에 두고 두고 볼 가치가 있는 자료입니다

[kimkd47(金基德)]

저도 이업체것 사용해봤읍니다...공장이 부천에 있어서 직접 방문하고 ~~ 진공장비 소로노이드 발브 자동개페장치에~~

[bigbrother]

분석 많이 하셨군요.

[죠로]

오늘에서야 보았네요.감사합니다.
제 입장에선 생각지도 못했습니다.(이렇게 세심할수가...!)
이 문서를 소중히 간직하고 유용히 사용하겠습니다. 대단히 감사합니다.

[죠로]

스너버회로는 어찌만드는 건지요? 제품화 되 있는게 있나요?(무지함에 죄송합니다,)

[이기봉]

상품화된 기존 제품을 구한다면
http://www.narafa.com/download/Metasol%20MC.pdf 자료(82쪽)에 의하면 <서지 유닛> 에 US-3 형이면 될 것입니다.

[죠로]

네.감사합니다