모터 보호를 위한 열릴레이 선택 방법
모터 과부하 보호를 위한 열 릴레이: 원리, 선택 및 적용
모터 제어 시스템에서 퓨즈는 주로 단락 회로 보호에 사용됩니다. 그러나 장시간 과부하, 빈번한 정-역방향 작동 또는 저전압 작동으로 인한 과열은 보호할 수 없습니다. 현재, 열 릴레이는 모터 과부하 보호에 널리 사용되고 있습니다. 열 릴레이는 전류의 열 효과를 기반으로 작동하는 보호 장치이며, 본질적으로는 전류 릴레이의 일종입니다. 이는 가열 요소를 통해 흐르는 전류로 열을 발생시켜, 두 가지 금속(다른 팽창 계수를 가진)으로 구성된 바이메탈 스트립이 변형되게 합니다. 변형이 특정 임계치에 도달하면 연동 메커니즘이 작동하여 제어 회로가 열리고, 접촉기가 해제되어 주 회로가 차단되며, 이를 통해 모터가 과부하로부터 보호됩니다.
열 릴레이는 가열 요소의 수에 따라 2극형과 3극형으로 분류됩니다. 3극형 릴레이는 상실 보호 기능이 있는 모델과 없는 모델로 나뉩니다. 일반적인 시리즈에는 JR0, JR9, JR14, JR16 등이 포함됩니다. 열 릴레이의 시간-전류 특성(암페어-초 특성)은 일반적으로 모터의 허용 과부하 곡선과 일치하는 역시간 특성을 나타냅니다: 과부하 전류가 클수록 트리핑 시간이 짧아지고, 반대로 과부하 전류가 작을수록 트리핑 시간이 길어집니다. 적절히 선택하면 릴레이가 모터가 열 한도에 도달하기 전에 트리핑하여 모터의 과부하 용량을 최대한 활용하면서 손상을 방지할 수 있습니다.
작은 크기, 간단한 구조, 낮은 비용 덕분에 열 릴레이는 산업 응용 분야에서 모터 보호를 위해 널리 사용되고 있습니다.
I. 열 릴레이를 통한 모터 보호
모터의 스태터 와인딩 연결 유형은 과부하 및 상실 전류 특성을 결정하며, 이는 적절한 열 릴레이 유형을 선택하는데 영향을 미칩니다.
스타(Y) 연결 스태터 와인딩
스타 연결에서는 선 전류가 위상 전류와 같습니다. 모터 과부하 시 세 개의 위상 전류가 일반적으로 증가합니다. 3상 공급 전압이 균형을 이루고 모터 전류가 대칭일 때, 2극형 열 릴레이는 3상 모터를 효과적으로 보호할 수 있습니다. 그러나 3상 전압이 심각하게 불균형(예: 4% 전압 불균형이 25% 전류 불균형을 초래할 수 있음)하거나, 단일 상 단락이 발생하고 고장 전류가 가열 요소를 통과하지 않는 경우, 2극형 릴레이는 충분한 보호를 제공하지 못할 수 있습니다. 이러한 경우에는 3극형 열 릴레이를 사용해야 합니다.
델타(Δ) 연결 스태터 와인딩
정상 작동 시 선 전류(I) = 0.58 × 위상 전류(Iφ), 그리고 위상 전류 Iφ = 0.58 × 선 전류 I입니다. 한 공급 상이 손실되는 경우(예: 하나의 퓨즈가 끊어짐), 그림 1(B상이 오픈됨)과 같이 동일한 와인딩 임피던스 때문에 Ic = Ia + Ib = 1.5Iφ, 그리고 Ib = (2/3)Ic가 됩니다. 이는 선 전류가 더 이상 위상 전류를 정확하게 반영하지 않음을 의미하므로, 선 전류를 사용한 보호는 실제 와인딩 과부하를 감지하지 못합니다.
전 부하 상태에서 상실이 발생할 때, Ia = 0.58Ie, Ib = 1.16Ie—이 과전류는 표준 3극형 열 릴레이가 트리핑하기에 충분합니다. 그러나 정격 부하의 64%에서 상실이 발생할 때, Ia = 0.37Ie, Ib = 0.75Ie입니다. 상실로 인한 과전류는 20% 미만이므로, 표준 3극형 릴레이는 트리핑하지 않을 수 있지만, 한 상은 정상 전류보다 58% 더 많은 전류를 운반하여 모터가 타버릴 위험이 있습니다. 따라서 델타 연결 모터의 경우, 표준 3극형 열 릴레이는 효과적인 보호를 제공하지 못하며, 상실 보호 릴레이를 사용해야 합니다.
한 스태터 와인딩이 끊어지는 경우(예: 와인딩 리드와 단자 사이의 느슨한 연결, A와 B 사이가 오픈됨, 그림 2 참조), Ia = Ic = Iφ, 그리고 Ib = Iφ가 됩니다. 여기서 한 선 전류는 정상 작동 시와 마찬가지로 위상 전류와 같습니다. 이러한 경우, 상실 보호 릴레이는 여전히 보호를 제공할 수 있지만, 공급측 상실을 감지하는 것으로 의존하는 상실 보호 장치는 작동하지 않습니다.
II. 열 릴레이의 선택
열 릴레이를 적절히 선택하고 사용하는 것은 잘 알려진 주제이나, 잘못된 선택과 사용으로 인해 모터가 타버리는 사고가 여전히 자주 발생합니다. 따라서 초보자는 표준 지침을 따르는 것 외에도 다음 사항을 유의해야 합니다:
보호할 모터의 모델, 사양, 특성을 이해하세요.
유형 선택: 3상 전압 불균형이 빈번한 농촌 지역에서는 별형 연결 모터에 표준 3극형 열 릴레이를, 델타형 연결 모터에는 상실 보호 릴레이를 사용하세요.
정격 전류 선택: 열 릴레이의 정격 전류는 모터의 정격 전류를 기준으로 선택하고, 가열 요소의 정격 전류를 선택하세요. 가열 요소 설정 전류의 조정 범위는 제조사 표에서 확인할 수 있습니다. 모터의 시작 전류가 정격 전류의 약 6배이고 시작 시간이 5초 미만인 경우, 가열 요소의 전류를 모터의 정격 전류와 같게 설정하세요. 시작 시간이 긴 모터, 충격 부하, 또는 중단이 허용되지 않는 경우, 전류를 모터의 정격 전류의 1.1~1.15배로 설정하세요.
예: 모터의 정격 전류가 30.3A, 시작 전류가 정격의 6배, 짧은 시작 시간, 충격 부하가 없을 때, 적합한 모델은 JR0-40, JR0-60, 또는 JR16-60입니다. JR16-60을 사용할 때: 릴레이의 정격 전류는 60A, 3극형입니다. 32A 가열 요소를 선택하고, 약 30.3A로 조정하세요.
연결 선 선택: 너무 굵거나 얇은 선을 사용하면 열 발산이 영향을 받아 열 릴레이의 성능이 저하될 수 있습니다. 선 크기는 제조사 지침이나 전기 핸드북을 따르세요.
과부하 용량이 낮거나 냉각이 좋지 않은 모터: 열 릴레이의 정격 전류를 모터의 정격 전류의 60%~80%로 설정하세요.
리셋 모드: 열 릴레이는 일반적으로 수동 및 자동 리셋 모드를 제공하며, 조정 나사를 통해 전환할 수 있습니다. 제조사는 일반적으로 자동 리셋 모드로 출하합니다. 선택은 제어 회로에 따라 달라집니다. 일반적으로, 릴레이가 자동으로 리셋되더라도 보호된 모터는 자동으로 재시작되지 않아야 합니다—그렇지 않으면, 릴레이를 수동 리셋으로 설정하여 고장 상태에서 반복적인 시작과 장비 손상을 방지하세요. 예를 들어, 버튼을 사용한 수동 시작/중지 회로에서는 자동 리셋이 가능하지만, 자동 시작 회로에서는 수동 리셋을 사용하세요.
III. 사용 시 주의사항
열 릴레이의 수명을 연장하고 최적의 성능을 유지하려면 다음 사항을 준수하세요:
릴레이 단자에 연결되는 선의 단면적이 규격에 엄격히 맞도록 하세요.
열 릴레이는 단락 회로 보호를 제공하지 않으므로, 별도로 퓨즈를 설치해야 합니다. 매우 긴 시작 시간, 빈번한 작동, 또는 간헐적 작업 사이클을 가진 모터에는 적합하지 않습니다.
다른 장치와 함께 설치할 때, 열 릴레이는 다른 장치 아래에 설치하여 열 간섭을 피하세요. 먼지와 오염물을 정기적으로 청소하세요.
트리핑 후 자동 리셋은 5초 내에 이루어집니다. 수동 리셋은 2분 동안 기다린 후 리셋 버튼을 누르세요.
단락 회로 고장 후, 가열 요소의 손상 여부와 바이메탈 스트립의 변형 여부를 점검하세요(바이메탈 스트립을 굽히지 마세요), 그러나 구성 요소를 제거하지 마세요.
열 릴레이를 교체할 때, 새로운 릴레이가 원래 사양과 일치하도록 하세요.
결론
열 릴레이를 적절히 선택하고, 올바르게 배선하고, 적절히 사용함으로써 모터에 대한 효과적인 과부하 보호를 달성할 수 있습니다.
