산업용 DC 드라이브 용량 선정 방법

산업용 DC 드라이브의 용량은 DC 모터의 출력 kW만 보고 결정해서는 안 됩니다.

모터의 정격출력은 제품을 선정하기 위한 첫 번째 기준이지만, 실제 드라이브를 선택할 때는 전기자전압, 전기자 정격전류, 계자 조건, 부하특성 및 회생운전 여부​를 함께 확인해야 합니다.

같은 출력의 DC 모터라도 전압과 전류 조건이 다를 수 있으므로, 모터 명판과 실제 설비의 운전조건을 기준으로 검토하는 것이 중요합니다.

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1. DC 모터의 정격출력 확인

먼저 모터 명판에 표시된 정격출력 kW를 확인합니다.

정격출력은 필요한 드라이브의 대략적인 범위를 판단하는 기준이 됩니다. 그러나 같은 100kW 모터라도 전기자전압과 전기자전류가 다를 수 있기 때문에, 출력만 같다고 해서 같은 드라이브를 사용할 수 있는 것은 아닙니다.

따라서 모터 출력은 용량 선정의 시작점으로 보고, 다음 항목들을 추가로 확인해야 합니다.

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2. 전기자전압과 전기자전류 확인

DC 드라이브는 모터의 전기자에 필요한 직류전압과 전류를 공급합니다.

따라서 모터 명판에서 다음 두 항목을 반드시 확인해야 합니다.

• 전기자 정격전압
• 전기자 정격전류

특히 전기자 정격전류는 드라이브의 전류용량을 판단하는 중요한 기준입니다.

같은 출력의 모터라도 전기자전압이 낮으면 더 큰 전류가 필요할 수 있으므로, 단순히 kW만 비교하면 용량이 부족한 드라이브를 선택할 가능성이 있습니다.

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3. 계자 조건 확인

DC 모터는 전기자회로와 함께 계자회로를 사용합니다.

기존 모터를 계속 사용하거나 노후 드라이브를 교체할 때는 다음 조건도 확인해야 합니다.

• 계자 정격전압
• 계자 정격전류
• 별도 계자전원 사용 여부
• 고속운전을 위한 약계자 제어 여부

계자 조건이 기존 설비와 맞지 않으면 모터의 속도와 토크 특성을 유지하기 어려울 수 있습니다.

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4. 부하와 운전조건 확인

같은 모터를 사용하더라도 어떤 설비에 적용하는지에 따라 필요한 드라이브 용량이 달라질 수 있습니다.

예를 들어 다음과 같은 조건을 확인해야 합니다.

• 설비의 정상 운전전류
• 기동과 가속 시 필요한 전류
• 가속 및 감속 시간
• 연속운전 또는 반복운전 여부
• 저속에서 필요한 토크
• 부하변동의 크기
• 정회전과 역회전 빈도

압연기나 대형 롤처럼 관성이 큰 설비는 가속 과정에서 큰 전류가 필요할 수 있습니다.

권양기나 크레인은 상승운전뿐 아니라 하강 및 제동조건도 함께 검토해야 합니다.

와인더와 언와인더는 롤의 직경이 변하므로 속도뿐 아니라 장력과 토크제어 조건도 중요합니다.

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5. 비회생형과 회생형 구분

DC 드라이브는 설비의 운전방식에 따라 비회생형과 회생형으로 나뉩니다.

한 방향으로 운전하고 빠른 제동이 필요하지 않은 설비는 비회생형을 검토할 수 있습니다.

다음과 같은 운전이 필요한 경우에는 4상한 회생형 DC 드라이브를 검토해야 합니다.

• 빈번한 정회전과 역회전
• 빠른 감속과 정지
• 양방향 제동
• 권양기나 크레인의 하강운전
• 부하에서 발생한 에너지를 전원 측으로 되돌리는 운전

회생형 여부는 모터의 출력이나 전류만으로 판단하지 않고 실제 설비의 운전방식을 기준으로 결정합니다.

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6. 기존 제품 교체 시 추가 확인사항

기존 DC 드라이브를 새 제품으로 교체할 때는 모터 사양 외에도 다음 조건을 확인해야 합니다.

• 기존 드라이브의 입력전압
• 속도지령 신호
• 타코제너레이터 또는 엔코더
• 아날로그 및 디지털 입출력
• PLC 인터록
• 제어반 내부 공간
• 냉각 및 환기조건

기존 제품과 새 제품의 정격용량이 같더라도 입출력 방식이나 피드백 조건이 다르면 제어회로를 함께 수정해야 할 수 있습니다.

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산업용 DC 드라이브 선정 순서

DC 드라이브 용량은 다음 순서로 검토할 수 있습니다.

모터 정격출력 확인
→ 전기자전압과 전류 확인
→ 계자 조건 확인
→ 부하와 가감속 조건 확인
→ 비회생형·회생형 판단
→ 입출력 및 설치조건 확인

모터 명판만으로 대략적인 제품 범위를 검토할 수 있지만, 최종 선정에는 실제 운전전류와 설비의 운전조건을 함께 확인하는 것이 좋습니다.

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한국전기시스템(주)의 대응 범위

한국전기시스템(주)은 산업설비의 모터 사양과 운전조건에 따라 3.7kW~2,000kW, 전류 정격 20A~2,500A 범위의 산업용 DC 드라이브를 자체 개발·제조하고 있습니다.

주요 대응 범위는 다음과 같습니다.

• MAX-K767 산업용 DC 드라이브
• 비회생형 및 4상한 회생형
• 소용량 및 대용량 DC 모터 제어
• 노후 DC 드라이브 교체
• 기존 DC 모터를 유지한 제어반 교체·개조
• 장력제어, PID 제어 및 추종제어
• F/V 컨버터와 옵션 앰프
• 현장점검, 시운전 및 유지보수

제품의 최종 용량은 모터 출력만으로 결정하지 않으며, 전압과 전류, 계자 조건, 부하특성 및 운전방식을 확인한 뒤 검토합니다.

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기술검토에 필요한 기본자료

DC 드라이브 용량 검토를 위해서는 다음 자료를 준비하는 것이 좋습니다.

• DC 모터 명판 사진
• 기존 DC 드라이브 명판 사진
• 제어반 내·외부 사진
• 기존 회로도
• 설비의 운전방식
• 현재 발생하는 문제
• 정·역회전 및 회생운전 여부

정확한 자료가 부족한 경우에도 모터와 기존 드라이브의 명판 사진을 통해 1차 검토가 가능한 경우가 있습니다.

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마무리

산업용 DC 드라이브의 용량은 모터의 정격출력 kW만으로 선정해서는 안 됩니다.

전기자전압과 전류, 계자 조건, 부하특성, 가감속 시간 및 회생운전 여부를 함께 확인해야 설비에 적합한 제품을 선정할 수 있습니다.

이후 게시글에서는 같은 출력의 DC 모터라도 정격전류가 다른 이유, 모터 명판 확인 방법, 정격전류와 과부하전류의 차이 등을 각각 나누어 설명하겠습니다.

 

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산업용 DC 드라이브의 제작, 교체 및 리트로핏 가능 여부는

모터와 기존 드라이브의 전압·전류, 계자 조건, 회생운전 여부,

피드백 방식 및 외부 입출력 조건을 확인한 뒤 판단합니다.

 

기술검토를 위해 다음 자료를 보내주시기 바랍니다.

• - DC 모터 명판 사진
• - 기존 DC 드라이브 명판 사진
• - 제어반 내·외부 사진
• - 보유 중인 회로도
• - 현재 발생하는 문제 또는 필요한 운전조건

 

한국전기시스템(주)

이메일: kesystem1@hanmail.net