기존 DC 드라이브가 노후화되거나 단종되면 비슷한 출력과 전류의 새 드라이브로 교체하는 방법을 먼저 생각할 수 있습니다.
그러나 결론부터 말하면 기존 제품과 새 제품의 용량이 같더라도 입력전원, 계자제어, 속도 피드백, 입출력 신호 및 운전방식이 다르면 단순 교체가 어렵습니다.
DC 드라이브를 교체할 때는 모터 kW와 정격전류 외에도 기존 제어시스템 전체를 함께 확인해야 합니다.
1. 입력전원 조건
먼저 기존 제어반에 공급되는 입력전원을 확인해야 합니다.
주요 확인사항은 다음과 같습니다.
- 입력전압
- 전원 주파수
- 단상 또는 삼상
- 변압기 사용 여부
- 차단기와 퓨즈 용량
- 전원 변동범위
새 드라이브가 기존 전원조건과 맞지 않으면 변압기나 전원설비를 함께 변경해야 할 수 있습니다.
2. 전기자 출력조건
새 드라이브는 기존 DC 모터에 필요한 전기자전압과 전류를 공급할 수 있어야 합니다.
확인할 항목은 다음과 같습니다.
- 모터 전기자 정격전압
- 모터 전기자 정격전류
- 기존 드라이브 최대 출력전압
- 정상 운전전류
- 기동과 가속 시 최대전류
모터 출력 kW가 같더라도 전기자전압과 정격전류가 다르면 동일한 제품을 사용할 수 없습니다.
3. 계자제어 조건
DC 모터는 전기자뿐 아니라 계자회로에도 전원이 필요합니다.
기존 드라이브 교체 시에는 다음 조건을 확인해야 합니다.
- 계자 정격전압
- 계자 정격전류
- 내부 또는 별도 계자전원 사용 여부
- 정계자 운전
- 약계자 운전
- 계자상실 보호
- 정·역계자 사용 여부
기존 설비가 고속운전을 위해 약계자 제어를 사용하고 있다면 새 제품도 같은 운전범위를 구현할 수 있는지 확인해야 합니다.
4. 비회생형과 회생형 여부
기존 드라이브가 비회생형인지 회생형인지 확인해야 합니다.
다음과 같은 설비는 회생형일 가능성을 검토해야 합니다.
- 압연기
- 권양기
- 크레인
- 와인더와 언와인더
- 빠른 감속이 필요한 설비
- 정·역회전이 반복되는 설비
정격용량이 같더라도 비회생형과 회생형은 서로 단순 대체할 수 없습니다.
5. 속도 피드백 방식
DC 드라이브는 모터 속도를 안정적으로 제어하기 위해 다양한 피드백 방식을 사용할 수 있습니다.
대표적인 방식은 다음과 같습니다.
- 전기자전압 피드백
- 타코제너레이터
- 엔코더
- 외부 속도검출기
- F/V 컨버터를 이용한 속도신호
기존 타코제너레이터나 엔코더의 출력전압, 펄스 수, 주파수 및 배선방식이 새 드라이브와 맞는지 확인해야 합니다.
6. 속도지령과 아날로그 신호
기존 드라이브는 외부에서 속도지령이나 토크지령을 받을 수 있습니다.
확인할 신호는 다음과 같습니다.
- 속도지령 전압
- 전류지령 또는 토크지령
- 전류 제한 신호
- 장력지령
- 아날로그 출력신호
- 신호의 극성과 범위
새 드라이브의 신호범위가 다르면 변환회로나 옵션 앰프가 필요할 수 있습니다.
7. 디지털 입출력과 인터록
드라이브는 PLC, 릴레이 및 기계식 장치와 여러 신호를 주고받습니다.
대표적인 신호는 다음과 같습니다.
- 운전 및 정지
- 정회전 및 역회전
- 운전준비
- 고장출력
- 전류제한
- 외부 비상정지
- 기계식 브레이크
- 접촉기 인터록
- 냉각팬과 온도스위치
새 드라이브의 단자구성과 신호논리가 기존 제품과 다르면 제어배선을 수정해야 합니다.
8. PLC 및 자동운전 연동
기존 DC 드라이브가 PLC와 연결되어 있다면 단순한 운전·정지 신호 외에도 여러 자동운전 조건이 포함될 수 있습니다.
다음 항목을 확인해야 합니다.
- PLC 입출력 신호
- 통신방식
- 운전 시퀀스
- 속도단계 전환
- 장력 및 추종제어
- 고장처리 방식
- 비상정지 회로
- 기계식 브레이크 제어
필요한 경우 드라이브 교체와 함께 PLC 프로그램이나 릴레이 회로를 수정해야 합니다.
9. 제어반 공간과 냉각조건
새 드라이브가 기존 제품과 같은 정격이라도 외형과 냉각방식은 다를 수 있습니다.
확인할 사항은 다음과 같습니다.
- 설치 공간
- 제품의 높이와 폭, 깊이
- 방열판 위치
- 냉각팬과 흡·배기구
- 제어반 내부온도
- 전력선과 제어선 배선공간
- 유지보수 공간
대용량 DC 드라이브는 전력소자와 방열구조가 크기 때문에 기존 제어반에 단순히 장착하기 어려울 수 있습니다.
10. 기존 제어반의 노후상태
드라이브만 새 제품으로 교체해도 기존 릴레이, 접촉기, 배선 및 냉각장치는 그대로 남습니다.
다음과 같은 경우에는 드라이브 단품 교체보다 제어반 전체 교체·개조를 검토할 수 있습니다.
- 배선의 경화와 변색
- 접촉기와 릴레이의 반복 고장
- 냉각팬 고장
- 단자대 열화
- 회로도와 배선표 부족
- 부품 단종
- 제어반 내부 오염과 부식
- 반복적인 설비정지
제어반 전체 상태가 좋지 않다면 드라이브만 교체해도 다른 부품에서 고장이 계속 발생할 수 있습니다.
교체 검토에 필요한 자료
기존 DC 드라이브 교체를 검토할 때는 다음 자료를 준비하는 것이 좋습니다.
- DC 모터 명판 사진
- 기존 드라이브 명판 사진
- 제어반 전체 및 내부 사진
- 기존 회로도
- PLC 입출력 자료
- 타코제너레이터 또는 엔코더 사양
- 실제 운전전류
- 정·역회전과 제동조건
- 현재 발생하는 고장 증상
- 필요한 생산속도와 운전방식
회로도가 없더라도 명판과 제어반 사진을 통해 1차 검토가 가능한 경우가 있습니다.
한국전기시스템(주)의 대응 범위
한국전기시스템(주)은 기존 DC 드라이브의 용량뿐 아니라 계자, 피드백, 입출력, PLC 인터록 및 제어반 상태를 확인해 교체 가능 여부를 검토합니다.
주요 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 국내외 DC 드라이브 교체
- 기존 DC 모터 재사용 검토
- 드라이브 단품 교체
- 제어반 전체 교체·개조
- 장력제어, PID 제어 및 F/V 컨버터
- 현장점검, 시운전 및 유지보수
교체 가능 여부는 기존 제품의 모델명만으로 확정하지 않으며, 모터와 설비의 실제 운전조건을 확인한 뒤 판단합니다.
마무리
기존 DC 드라이브를 교체할 때는 모터 kW와 드라이브 정격전류만 비교해서는 안 됩니다.
다음 조건을 함께 확인해야 합니다.
입력전원
→ 전기자와 계자 조건
→ 비회생형·회생형 여부
→ 속도 피드백
→ 아날로그·디지털 입출력
→ PLC 인터록
→ 제어반 공간과 냉각상태
기존 드라이브와 새 드라이브의 용량이 같더라도 이러한 조건이 다르면 제어회로 수정이나 제어반 교체·개조가 필요할 수 있습니다.
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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