전기 모터 과부하 보호 장치

열화상 이미지는 산업용 3상 전기 회로의 정상 작동 조건과 비교하여 온도 차이를 쉽게 파악할 수 있는 방법입니다. 세 상의 온도 차이를 나란히 비교 검사함으로써 기술자는 불균형이나 과부하로 인해 각 상에서 발생하는 성능 이상을 신속하게 발견할 수 있습니다.

전기적 불균형은 일반적으로 상 부하 차이로 인해 발생하지만, 높은 저항 연결과 같은 장비 문제로 인해 발생할 수도 있습니다. 모터에 공급되는 전압의 비교적 작은 불균형은 훨씬 더 큰 전류 불균형을 초래하여 추가적인 열을 발생시키고 토크와 효율을 저하시킵니다. 심각한 불균형은 퓨즈를 끊어뜨리거나 차단기를 트립시켜 단상 구동을 유발하고, 이로 인해 모터 과열 및 손상과 같은 문제가 발생할 수 있습니다.

실제로 3상 전압을 완벽하게 균형 맞추는 것은 사실상 불가능합니다. 장비 운영자가 허용 가능한 불균형 수준을 판단하는 데 도움을 주기 위해 미국 전기협회(National Electrical Industry Association)는 다음과 같은 기준을 제시합니다.
미국 전자제품관리협회(NEMA)는 다양한 장치에 대한 사양을 마련했습니다. 이러한 기준선은 유지보수 및 문제 해결 시 유용한 비교 자료가 됩니다.

무엇을 확인해야 할까요?
모든 전기 패널과 드라이브, 차단기, 제어 장치 등과 같은 고부하 연결 지점의 열화상 이미지를 촬영하십시오. 온도가 높은 부분을 발견하면 해당 회로를 따라가 관련 분기 및 부하를 검사하십시오.

패널 및 기타 연결부는 덮개를 제거한 상태에서 점검하십시오. 이상적으로는 전기 장치가 완전히 예열되고 정상 작동 상태에서 평소 부하의 최소 40% 이상으로 작동시킨 후 점검해야 합니다. 그래야 측정값을 정확하게 평가하고 정상 작동 조건과 비교할 수 있습니다.

무엇을 살펴봐야 할까요?
부하가 동일하면 온도도 동일해야 합니다. 부하 불균형 상황에서는 부하가 더 많이 걸린 상(들)이 저항으로 인해 발생하는 열 때문에 다른 상보다 더 따뜻하게 나타납니다. 하지만 부하 불균형, 과부하, 접촉 불량, 고조파 문제 등 여러 가지 원인으로 유사한 현상이 발생할 수 있습니다. 문제 진단을 위해서는 전기 부하를 측정해야 합니다.

회로 또는 다리의 온도가 평소보다 낮으면 부품 고장의 징후일 수 있습니다.

모든 주요 전기 연결부를 포함하는 정기적인 점검 경로를 설정하는 것이 좋습니다. 열화상 카메라에 포함된 소프트웨어를 사용하여 촬영한 각 이미지를 컴퓨터에 저장하고 시간 경과에 따른 측정값을 추적하십시오. 이렇게 하면 기준 이미지를 나중에 촬영한 이미지와 비교할 수 있습니다. 이 절차를 통해 특정 지점이 과열되거나 냉각되는 것이 정상적인 현상인지 판단할 수 있습니다. 시정 조치 후에는 새로운 이미지를 촬영하여 수리가 성공적이었는지 확인할 수 있습니다.

“적색 경보”는 무엇을 의미합니까?
수리는 안전을 최우선으로 고려하여 진행해야 합니다. 즉, 안전 위험을 초래하는 장비 상태를 우선적으로 수리하고, 그 다음으로 장비의 중요도와 온도 상승 정도를 고려해야 합니다. (NETA(국제전기기술자협회))
시험협회(Testing Association)의 지침에 따르면 주변 온도보다 1°C만 높거나 유사한 부하를 가진 유사 장비보다 1°C만 높아도 조사할 가치가 있는 결함의 가능성을 나타낼 수 있습니다.

NEMA 표준(NEMA MG1-12.45)은 전압 불균형이 1%를 초과하는 상태에서 모터를 작동시키지 말 것을 경고합니다. 실제로 NEMA는 불균형이 더 높은 상태에서 작동하는 경우 모터의 정격 출력을 낮출 것을 권장합니다. 안전한 불균형 비율은 다른 장비에 따라 다릅니다.

모터 고장은 전압 불균형의 일반적인 결과입니다. 총비용은 모터 비용, 모터 교체에 필요한 인건비, 불균형한 생산으로 인한 폐기 제품 비용, 생산 라인 운영 비용 및 라인 가동 중단 기간 동안 발생하는 매출 손실을 모두 포함합니다.

후속 조치
열화상 이미지에서 회로의 일부 구간에서 특정 도체가 다른 부품보다 온도가 높은 것으로 나타나면, 해당 도체의 정격 용량이 부족하거나 과부하가 걸렸을 가능성이 있습니다. 도체의 정격 용량과 실제 부하를 확인하여 문제의 원인을 파악하십시오. 멀티미터(클램프 액세서리 포함), 클램프 미터 또는 전력 품질 분석기를 사용하여 각 상의 전류 균형 및 부하를 점검하십시오.

전압 측면에서는 보호장치와 개폐기의 전압 강하를 점검하십시오. 일반적으로 선간 전압은 정격 전압의 10% 이내여야 합니다. 중성선-접지 전압은 시스템 부하의 정도 또는 고조파 전류의 발생 여부를 나타낼 수 있습니다. 중성선-접지 전압이 정격 전압의 3%를 초과하면 추가 조사가 필요합니다. 또한 부하 변동 가능성을 고려해야 하며, 대규모 단상 부하가 가동될 경우 특정 상의 전압이 갑자기 크게 떨어질 수 있습니다.

퓨즈와 스위치 양단의 전압 강하는 모터의 불균형과 문제 발생 지점에서의 과열로 나타날 수 있습니다. 원인을 찾았다고 단정하기 전에 열화상 카메라와 멀티미터 또는 클램프 미터를 사용하여 전류를 측정하고 다시 한번 확인하십시오. 공급 회로와 분기 회로 모두 최대 허용 부하를 초과하여 작동시키지 마십시오.

회로 부하 방정식에는 고조파도 고려해야 합니다. 과부하 문제를 해결하는 가장 일반적인 방법은 회로 간 부하를 재분배하거나, 부하가 걸리는 시점을 제어하는 ​​것입니다.

관련 소프트웨어를 사용하면 열화상 카메라로 발견된 모든 의심스러운 문제를 열화상 이미지와 장비의 디지털 이미지가 포함된 보고서로 기록할 수 있습니다. 이것이 문제를 전달하고 수리 방안을 제시하는 가장 좋은 방법입니다.