전기시퀀스 사용되는 기기 (단자대, 표시등, 브레이크, MCC, INV) #16

 

전기시퀀스 사용되는 기기 (단자대, 표시등, 브레이크, MCC, INV)

전기 시퀀스는 전기 회로를 제어하고 조작하는 프로세스를 설계하는 데 중요한 역할을 합니다. 이것은 전력을 공급하고 전기 기기를 가동하거나 제어하기 위한 일련의 단계를 포함합니다. 전기 시퀀스 설계는 안전성, 효율성 및 기기의 정확한 작동을 보장하기 위해 꼼꼼한 계획과 이해가 필요합니다.

전기 시퀀스는 다양한 기기와 장비들이 함께 작동하여 특정 작업이나 프로세스를 수행하도록 구성됩니다. 이를 위해 다양한 기기들이 사용되며, 각각의 역할과 기능이 있습니다. 단자대를 통해 회로를 구성하고, 표시등으로 상태를 모니터링하며, 브레이크로 모터를 제어하고, MCC를 통해 중앙 제어를 수행하며, 인버터를 사용하여 모터의 속도를 조절할 수 있습니다.

전기 시퀀스 설계는 신중하고 체계적으로 수행되어야 하며, 각각의 단계와 구성 요소가 정확히 이해되어야 합니다. 이를 통해 안전한 운영과 최적의 성능을 달성할 수 있습니다. 이제 전기 시퀀스 설계에 필요한 기기들을 자세히 살펴보겠습니다.

 

■ 단자대(Therminal Block)

전류가 출입하는 출입구를 터미널 또는 단자라 한다. 단자대를 접속하는 방법에는 압착 단자에 의한 방법, 링고리에 의한 방법, 누르판 압착 방법 등이 있으며, 단자대는 배선수와 정격 전류를 감안하여 정격치에 적당한 것을 사용한다. 단자대에는 번호부착 3P용, 6P용, 10P용등이 있다.
단자대의 선정시는 배선 본수 적정전류 등을 감안해서 정격치를 선정한다.
 

(1) 터미널에 3상 교류회로를 배치할 경우의 순서

  ① 배선도체를 상하로 배치할 경우에는 위로부터 제1상, 제2상, 제3상 접지순으로 한다.
  ② 배선도체를 원근으로 배치할 경우에는 가까운 곳부터 제1상, 제2상, 제3상 접지 순으로 한다.
  ③ 배선도체를 좌우로 배치할 경우에는 왼쪽에서부터 제1상, 제2상, 제3상 접지순으로 한 다.

(2) 배선도체의 상별 색상(3상교류)

  ①제1상 : 흑색   ② 제2상 : 적색   ③ 제3상 : 청색   ④ 제4상 : 녹색

  배선도체의 색은 피복의 색으로 하든지 혹은 압착단자 비닐캡의 색깔이나 비닐 테이프를 감는방법 등 여러가지가 있다. 

(3) 단자대의 종류

 

■ 표시등

표시등은 배전반이나 제어반, 조작반 등에 설치되어 전압이 들어오고 있는 것을 나타내거나 기기의 운전, 정지, 고장 등을 빛으로 표시하는 것으로 트랜스를 내장한 것과 내장하지 않은 것이 있으며, 푸시 버튼 스위치가 붙여 있는 조광형 스위치도 있다.
표시등은 형태에 따라 4각형, 원형, 6각형, 숫자형, 화살표형 등 여러 종류가 있으며 용도에 따라 사용된다.  

 

(1) 표시등 회로의 종류

표시등 회로에는 작동 상태를 표시등 1개로 나타내는 1등회로, 작동 상태와 비작동 상태를 표시하는 표시등 2개로 나타내는 상태 표시 회로, 코일이나 선의 단선을 감시하는 감시 회로 등이 있다. 

동작상태	색 상	기 호	영 문
전원표시	백 색	WL, PL	white lamp, pilot lamp
운전표시	적 색	RL	red lamp
정지표시	녹 색	GL	green lamp
경보표시	등 색	OL	orange lamp
고장표시	황 색	YL	yellow lamp

(2) 내부 구조도

 

■ 전자 클러치 및 전자 브레이크

전자 클러치와 브레이크는 이송기구나 정지기구에 사용되는 액튜에이터로서 제어성과 내구성이 우수하고 고 빈도 사용에 적합하며 자동화에 필요한 요소의 일부분이다. 클러치와 브레이크는 대상물을 일정위치에 이동시키는 이송기구와 대상물의 운동이나 위치 등을 검출 제어부에 신호를 받아 대상물을 신속히 제동하는 정지기구로서 이들을 ( 클러치 / 브레이크 ) 조합하여 자동화기계에 사용된다. 또한 정위치 정지, 고 빈도 구동, 속도변화, 토크리미트, 장력제어 및 속도제어가 요구되며 고속응답에 적합한 전자 클러치나 브레이크와 인덕션 클러치등이 개발되고 있고 전자 클러치 / 브레이크의 특징은 다음과 같다.

[ 특징 ]
  ① 고 빈도 구동에 의한 간헐이송 및 위치결정을 할 수 있다.
  ② 구동원은 해제하기 때문에 부하의 관성율이 최소화되어 고 밀도의 정지 정밀도를 얻을 수 있다.
  ③ 조합하여 간단히 자동위치 결정을 할 수 있다.
  ④제어성 조작성이 좋으므로 복잡한 제어를 쉽게 할 수 있다.
  ⑤기구가 간단하며 부대설비는 전기배선으로 가격이 저렴하다.
  ⑥마찰부의 수명이 길고 수리가 간단하다.
  ⑦조합으로 기계에 조립이 유닛화 됨으로 기구의 설계가 간단하다.

(1) 전자 클러치, 브레이크의 분류

 

① 마찰식 
상대되는 하나 또는 둘 이상의 마찰면을 압착하고 그 마찰력에 의하여 토크를 전달하는 방식으로 전자력 가압, 스프링 해지와 스프링 가압, 전자력 해지의 두 가지가 있다. 일반적으로 전자의 형식이 압도적으로 많으나 후자의 스프링 가압은 정전시라도 가압이 가능하므로 비상 정지용 등에 주로 많이 사용되고 있다. 전자마찰 클러치, 블레이크는 다른 클러치. 브레이크보다도 간단, 소형으로 만들 수 있는 데다가 사용상의 제약이 적은 등의 특징이 있기 때문에 일반 산업용으로 현재 가장 많이 사 용되고 있다.  

 

② 맞물림식 
구동측과 피동측의 토크 전달면에 만든 이와 이의 맞물림에 의하여 토크를 전달하는 형식으로서 전자치형 클러치라 불리고 있다. 토크의 전달이 이의 맞물림으로 이루어지는 기계식으로 마찰식에 비하여 소형이면서도 큰 토크를 전달할 수 있다. 

 

③ 공극식 
파우더 클러치, 브레이크는 동력 전달이 매체에 자성 입자 ( 파우더 )를 사용하는 것으로서 도작부는 동심 원통형과 디스크형이 있는데 전자가 압도적으로 많다. 특성은 구동측과 피동측의 슬립 회전 속도에 관계없이 전달 토크를 일정하게 확보할 수 있고, 또 여자 전류와 전달 토크가 거의 비례적인 특징이 있다. 히스테리시스 클러치. 브레이크는 반결정 자성재료의 히스테리시스 특성을 이용하는 토크 전달 기구로서 파우더식과 거의 같은 특성을 지니고 있다. 인덕션 클러치는 동작면의 슬립에 의한 전자 유도작용에 의하여 토크를 전달하는 형식이다. 이양자는 마찰력에 의하지 않고 비접촉으로 토크를 전달하는 기구로 되어 있으므로 마모가 없이 메인티넌스의 면에서 뛰어나다. 

 

■ 모터 컨트롤 센터

모터의 각종 성능 및 특성을 감안, 가장 합리적으로 운전 되도록 제작된 것으로 철강, 상하수도, 섬유, 제지, 석유화학 등 각종 산업에 쓰이는 많은 개수의 저압 전동기 부하의 개폐 기류를 집중 배치하여 설비의 연속운전 및 효율적 활동을 위해 종합적으로 관리할 수 있도록 한 제어장치 이다

 

■ 인버터(Inverter)

농형 유도 전동기는 소형, 경량, 견고해서 보수가 용이하고 가격이 저렴한 전동기이다. 또한 개방형, 방폭형, 방부식형, 수중형 등 설치환경에 대응한 보호구조의 제작이 가능하기 때문에 전산업에 많이 사용되고 있다. 그러나 현재까지는 상용전원으로 일정 회전시키고 팬이나 펌프 등의 유량, 압력 등을 콘트롤 밸브를 제어하여 조절하므로 많은 에너지 손실이 생길뿐만 아니라, 콘베어 등 생산에 따른 속도제어 용도에는 기계식등의 변속장치가 사용되어 에너지의 소모, 보수, 설치 등에 큰 불편이 있었다. 
이들 손실을 줄이거나 기계 장치등을 줄일 수 있도록 범용 유도전동기의 속도를 자유자재로 가변하는 장치가 인버터(inverter)이다.

 

팬, 펌프 등의 풍량, 유량조절은 댐이나 조절벨브에 의해서 조절하는 것보다 회전수제어에 의하면 적은 에너지의 운전이 가능하다. 인버터에 의한 회전수 제어로는 (유량) ∝ (회전수), (요소동력) ∝ (유량)3 의 관계가 있다.
예를 들면 80% 유량에서 동력 = (0.8)3≒50% 정도로 된다. 즉, 유량변화에 따라서 적은 에너지가 된다.
유도 전동기의 회전속도(N.rpm)는 다음식과 같이 표시된다.

 

단, N:전동기 회전수(rpm) F : 전동기 전원 주파수(Hz) p:전동기 극수 S:전동기 슬립

따라서, 전동기의 회전속도를 변속하는 방법은 극수, 슬립, 주파수를 변경하는 3가지 방법이 있다.

이들 제어의 특징은 다음 표와 같다.

 

[유도전동기 속도 제어의 3요소]

요 소	방 법	특 징
극수	전동기 극수를 변환	단계적인 변속가능, 구조간단
슬립	전동기에 가하는 전압을 변환	부하의 관계로 속도결정, 용량에 제한
주파수	전동기에 가하는 주파수와 전압변환	기존의 유도전동기의 회전 속도를 연속적인 가변가능