DC 드라이브의 사양을 확인하면 정격전류와 과부하전류가 구분되어 있는 경우가 있습니다.
두 항목은 모두 드라이브가 공급할 수 있는 전류를 의미하지만, 사용할 수 있는 시간과 운전조건이 다릅니다.
결론부터 말하면 정격전류는 연속운전의 기준이고, 과부하전류는 기동이나 가속 등에서 짧은 시간 동안 사용할 수 있는 전류입니다.
DC 드라이브의 정격전류란?
정격전류는 정해진 설치 및 냉각조건에서 드라이브가 연속적으로 공급할 수 있는 전류입니다.
DC 모터가 정상적으로 계속 운전할 때 필요한 전기자전류가 드라이브의 정격전류 범위 안에 있어야 합니다.
예를 들어 모터의 전기자 정격전류가 드라이브의 연속 정격전류보다 크다면, 정상적인 부하에서도 드라이브에 과부하가 걸릴 수 있습니다.
따라서 DC 드라이브를 선정할 때는 다음 항목을 먼저 비교해야 합니다.
- DC 모터의 전기자 정격전류
- DC 드라이브의 연속 정격전류
- 실제 설비의 정상 운전전류
- 제어반 내부온도와 냉각조건
모터 출력 kW가 같더라도 전기자 정격전류가 다를 수 있으므로, 드라이브의 정격전류를 반드시 확인해야 합니다.
과부하전류란?
과부하전류는 드라이브가 정격전류를 초과해 일정 시간 동안 공급할 수 있는 전류입니다.
DC 모터는 다음과 같은 상황에서 정상운전 때보다 더 큰 전류를 요구할 수 있습니다.
- 정지 상태에서 기동할 때
- 짧은 시간 안에 가속할 때
- 부하가 갑자기 증가할 때
- 압연기나 대형 롤을 구동할 때
- 권양기에서 무거운 부하를 들어 올릴 때
- 정·역회전을 반복할 때
이러한 운전에서는 순간적으로 큰 토크가 필요하며, DC 모터의 토크는 전기자전류와 밀접한 관계가 있습니다.
따라서 드라이브가 필요한 과부하전류를 공급하지 못하면 기동이 느려지거나 가속 도중 전류제한이 동작할 수 있습니다.
과부하전류는 계속 사용할 수 있는 전류가 아니다
과부하전류는 정격전류처럼 계속 사용할 수 있는 전류가 아닙니다.
허용 가능한 과부하의 크기와 시간은 제품마다 다르며 다음 조건의 영향을 받습니다.
- 드라이브의 전력소자 용량
- 방열판과 냉각팬의 성능
- 제어반 내부온도
- 과부하가 지속되는 시간
- 과부하가 반복되는 간격
- 비회생형 또는 회생형 구성
- 설치 고도와 주위환경
과부하 운전이 끝난 뒤에는 드라이브와 전력소자의 온도가 낮아질 시간이 필요할 수 있습니다.
따라서 짧은 시간의 과부하가 계속 반복되는 설비는 순간 최대전류만 확인하지 말고, 전체 운전주기를 함께 검토해야 합니다.
정격전류만 맞으면 충분할까?
모터의 정격전류와 드라이브의 정격전류가 같다고 해서 모든 설비에 적합한 것은 아닙니다.
팬이나 펌프처럼 부하변동이 비교적 작은 설비와 압연기, 권양기, 크레인처럼 순간적으로 큰 토크가 필요한 설비는 요구조건이 다릅니다.
다음과 같은 설비는 과부하 조건을 별도로 확인해야 합니다.
- 기동 부하가 큰 설비
- 가속시간이 짧은 설비
- 관성이 큰 회전체
- 부하가 반복적으로 변하는 설비
- 저속에서 큰 토크가 필요한 설비
- 정·역회전이 빈번한 설비
드라이브의 정격전류는 연속운전 조건을 판단하는 기준이고, 과부하전류는 기동과 부하변동에 대응할 수 있는지를 판단하는 기준입니다.
드라이브 용량이 부족할 때 나타날 수 있는 현상
전류용량이 부족한 드라이브를 사용하면 다음과 같은 문제가 발생할 수 있습니다.
- 기동토크 부족
- 가속시간 증가
- 가속 중 전류제한 동작
- 부하 증가 시 속도 저하
- 과전류 또는 과부하 경보
- 생산속도와 토크 부족
- 드라이브와 전력소자의 온도 상승
정상운전 중에는 문제가 없어 보여도 실제 생산부하가 걸리거나 반복운전을 시작하면 문제가 나타날 수 있습니다.
기존 드라이브 교체 시 확인할 사항
기존 DC 드라이브를 교체할 때는 명판의 정격전류만 비교하지 말고 다음 조건을 함께 확인해야 합니다.
- 기존 드라이브의 연속 정격전류
- 기존 드라이브의 과부하 허용조건
- DC 모터의 전기자 정격전류
- 실제 정상 운전전류
- 기동 및 가속 시 최대전류
- 과부하가 지속되는 시간
- 반복운전 주기
- 제어반 냉각조건
기존 드라이브와 새 드라이브의 정격전류가 같더라도 과부하 허용조건이 다르면 실제 운전성능에 차이가 발생할 수 있습니다.
한국전기시스템(주)의 대응 범위
한국전기시스템(주)은 모터의 정격전류뿐 아니라 실제 운전전류, 가속조건, 부하특성 및 반복운전 주기를 확인해 산업용 DC 드라이브를 검토합니다.
주요 제품과 대응 범위는 다음과 같습니다.
- MAX-K767 산업용 DC 드라이브
- 출력 용량 3.7kW~2,000kW
- 전류 정격 20A~2,500A
- 비회생형 및 4상한 회생형
- 노후 DC 드라이브 교체
- 기존 DC 모터를 유지한 제어반 교체·개조
- 현장점검, 시운전 및 유지보수
구체적인 과부하 허용전류와 시간은 적용하는 제품과 설비의 운전조건을 확인한 뒤 검토합니다.
마무리
DC 드라이브의 정격전류는 연속운전이 가능한 전류이고, 과부하전류는 기동이나 가속처럼 짧은 시간 동안 필요한 전류입니다.
따라서 드라이브 용량을 선정할 때는 다음 두 가지를 모두 확인해야 합니다.
정상운전 전류를 연속적으로 공급할 수 있는가?
기동과 부하변동에 필요한 과부하전류를 공급할 수 있는가?
정확한 선정을 위해서는 DC 모터 명판과 기존 드라이브 사양뿐 아니라 실제 운전전류와 운전주기를 함께 확인해야 합니다.
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
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