단상이냐 다상이냐 적용분야·경제성·전류 효율성 따라 사용해
Q. 3상 4선식 계량기를 설치하였습니다. 계량기에Ct 5(2.5)A입니다. 계량기의 배율을 어떻게 계산하는지요?=(380/220)×(5/2.5) 이렇게 하는 것인지요?
A. 계량기 배율은 일단 전압은 같으니까 무시해도 되며, 내부에 Ct가 있을 것입니다. Ct 배율에 검침 숫자 곱하면 됩니다. 예를 들어 Ct가 400/5A라고 가정하면, 400/5=80이라는 식이 나오니까 검침 숫자 80 이렇게 하면 사용량이 나옵니다.
Q. 고압용량 100kW에서 200kW로 변경을 할 계획입니다. 변경이 되어지는 설비는 무엇이 있나요? 간이설비로 되어있습니다. ASS Cos MOF Cos 변압기 순으로 H 변대로 해서 옥외에 설치가 돼 있습니다.
A. 변경되는 설비는 1. MOF 전단의 PF 휴즈 교체 - 기존 6A 변경 10A, 2. MOF 교체 - 기존 - 5/5A 변경 - 10/5A, 3. COS 휴즈 교체 - 기존 5A 변경 8A, 4. 변압기 교체 - 기존 100kVA 변경 200kVA, 5. 변압기 2차 케이블 교체, 6. 저압반 교체 - 설비에 따라 다름. 위의 설비를 교체 하셔야 하며, 설계사무실에 의뢰하셔야 합니다.
Q. 현재 사용하고 있는 장비에 케이블을 U Bolt에 감아놓았는데요. 조금 사용하다 보니까 U Bolt가 뜨겁더라고요. 온도계로 측정하니 70도까지 나오던데 무슨 이유로 이렇게 뜨거운지요?
케이블 사이는 40도 정도 열이나구요. U Bolt에 열이 발생하는 이유와 유도식 같은 것이 있는지 궁금합니다.
A. 전자석을 그렇게 만듭니다. 전류가 흐르면 자계가 생기고 자속이 흐르는데 그자속이 볼트에 열을 발생시킵니다. 그리고 전선을 감아 놓고 전류를 흘리면 Coil이 되어 리액턴스가 발생 저항이 커지고 전압강하가 생기고 전선에서도 열이 발생합니다. 전선의 여유분이 많이 남아있다고 여러 회를 감아놓으면 그런 이상 발열로 케이블이 소손되기도 합니다.
Q. 다름이 아니라 IGBT 용량을 부하에 따라 어떻게 선택하면 되는지 궁금해서 이렇게 질문을 올립니다. 아무리 자료를 찾아봐도 부하 용량에 따라 IGBT를 선정하는 기준은 나와 있지가 않아서요. 즉 만약 3.7kW(5HP)짜리 삼상 380V를 쓸 때 IGBT는 Vce 1,200V IC 25A라고만 알고 있는데 정확하게 왜 IC가 25A짜리를 써야 하는지에 대한 부분을 도통 모르겠습니다.
A. IGBT를 선정할 때는 On 시켰을때 흘려줄 최대전류를 기준으로 합니다. 최대 전류는 다시 IGBT에 직류 전압을 몇 볼트로 할 것인지 정한 다음 선정합니다. 직류전압에 따라 IGBT의 전류용량이 변합니다. 인버터 설계자료를 보셔야 하는데 실무적인 자료는 업체에서 공개하지 않을 것이고 전력전자공학 관련도서 중에 전력변환회로(컨버터, 인버터)를 보시면 됩니다.
Q. 저희 사옥에 1,500kva 수배전반이 있습니다. 750 두 대로 운용 중이구요. 헌데 부하 피크치가 보통 350을 안 넘기에 직원분께서 제안하시길 변압기 1대로 모든 부하를 몰아서 변경하자고 하십니다.
1뱅크에는 일반부하가, 다른뱅크에는 비상겸용 부하가 물려있구요, 이것을 한뱅크에 모두 몰아서 운용하자는 의견입니다.
제가 알기에는 일반부하, 비상부하 구분을 하여 설치를 해야 하고(법규적 강제사항은 아닌 것으로 알고 있음) 현재 2대로 운용을 하는 것이 맞다고 생각합니다. 비상발전기는 500kva이거든요.
질문사항
1. 변압기 1뱅크로 변경을 해도 되는지요?
2. 수배전반을 2뱅크 방식으로 운영해야 하는 강제사항이나 관련 규정이 있는지요?
A. 1. 일단 750kva 두 대중 각각의 피크치가 각각 350을 말씀하시는건지요?
- 두 대의 합 피크치가 350일 경우는 1뱅크로 변경은 가능합니다.
- 각각의 피크치가 350 이면 두 대 분량일 경우 700이 되는데 그렇게 되면 위험 부담이 있습니다. 대부분 장비 부하량의 70% 정도로 사용 하는 게 만약을 위해서도 좋다고 사료됩니다.
2. 말씀하신 비상발전기는 따로 운용하시는 게 맞습니다.
- 규정상 Safe Lifety는 Ups(배터리) 나 Gc(비상 발전기) 중 하나는 운용을 해야 됩니다. 정전이나 기타 사고 발생 시 사옥 내 직원들의 탈출구가 암전 상태가 되면 안 되기 때문입니다. 또한 중요 장비나 시설물 등은 정전이 일어나도 살아 있어야 되겠죠? ^^ 그래서 주요 장비는 비상전원으로 옮겨서 관리하시는 게 좋습니다.
Q. 판넬을 보다가 궁금해서 질문을 드립니다. Sunt는 무슨 역할을 하나요? 제가 보기엔 그냥 도체로 뿐이 안 보이는데요. 정식 명칭이 따로 있나요? 그리고 판넬을 보니까 DC-A-Meter를(출력) Sunt 양단에서 선을 따서 물렸는데 왜 그곳에 물렸는지도 궁금합니다. 출력 MCCB에 걸면 안 되나요 ?
A. 션트를 사용하는 이유는 딱 한 가지. 직류 전류를 측정하기 위함입니다.
교류와 달리 직류는 전류 측정하는 방법이 까다로워 사용합니다. 션트 내부를 자세히 보시면, 얇은 동판이 여러 개 있으며, A-Meter로 가는 단자 2개가 있습니다. 이 단자에서 약 50mmV가 출력됩니다. 이것으로 전류를 측정하는 것입니다.
직류전류를 검출하기 위한 저 저항체라고 이해를 하시면 됩니다. 원리는 A = V/R입니다.
아래 SPEC에서 1차 전류에 2차 전압이 결정이 되면 저항이 일정하므로 1차 전류에 의하여 출력전압이 변합니다. 이 전압을 전류로 환산하면 됩니다.
Q. 회사 수전용량이 3,500kW입니다.
산업용(을) 고압 A 선택Ⅱ를 사용 중입니다.
이번에 신규로 요금제 선택Ⅲ이 나왔는데 혹시 바꾸신 분들 계신가요? 아이스마트에서 이번 연도 1년 치를 봤는데 여름하고 겨울철에는 요금이 내려가고 봄, 가을철에는 요금이 올라가더라구요. 전체적으로 다운은 돼서 바꿀까 생각 중인데 혹시 요금제 바꾸신 분들 조언 부탁드리겠습니다.
A. 산업용(을) 고압 A 선택 1, 2, 3번 요금제를 봤는데 기본요금은 크기는 1< 2 <3 순이며 시간대 단가 크기는 1 > 2 >3 순으로 비교가 되네요. 회사가 24시간 돌아가는 곳이라든지 전력 사용량이 많다면 기본요금이 크나 시간대 단가는 작은 선택3
전력 사용량이 적다면 기본요금은 적고 시간대 단가가 큰 요금제가 적합하다고 생각됩니다.
i smart 들어가시면 각각의 요금제를 비교하여 수전 받는 귀 회사가 어떤 요금제를 사용해야 조금 더 절감되는지를 보여주는 표가 있으니 참고하셔서 바꾸시면 될 것 같습니다
Q. 모터를 모래먼지가 가득한 환경에서 돌려야 하는데. 사장님은 아예 방폭형으로 알아보시라고 하더군요. 근데 가격이 만만치 않아서 가장 낮은 등급인 안전증 방폭형을 알아보니 이게 그냥 모터에다가 특수약물만 처리한 거라고 하더군요. 일반 모터도 고장 날 확률이 별로 없다면 그냥 쓰고 싶긴한데 실제 사용하신분 없으신가요??
A. IP5x 급이면 이미 Dust Protected입니다. IP6x 급이면 완전 방진이고요. 굳이 방폭형 구입하실 이유는 없어 보이네요. 모래먼지가 많이 일어나면 프레임은 IP56 이상 되어야 합니다. TEAO(Totally Enclosed Air Over) 형태로 찾아보세요. 어차피 모래먼지 많으면 외부냉각장치도 못 돌릴 테니까요. 그리고 냉각환경도 고려하셔야 합니다. 외부 프레임 냉각도 안 되는 환경이면 특수모터로 찾으셔야 할 겁니다.
Q. 일반 가정집이나 전력소모가 덜한 기기들은 단상을 쓰고 큰 설비나 공장설비 같은 큰 설비들은 삼상을 쓰는데 이론적으로 삼상과 단상의 큰 차이점이 궁금합니다. 만약에 큰 설비를 단상을 쓴다 하면 어떻게 해서 왜 쓰면 안되는지 개념이 잘 안 잡혀서 그런데 궁금증을 풀어주세요.
A. 전류 때문입니다. 일반 가정용 기기들은 전류정격이 크지 않습니다. 전류밀도가 같다고 하더라도 다상이 되면 전류가 분배되기 때문에 대용량 기기에서 열분배가 수월합니다. 상이 많을수록 유리하나, 가격 때문에 3상을 씁니다. 상이 증가할수록 드라이버 가격은 제곱으로 증가하거든요.
산업 전기사용량의 70%를 차지하는 3상 유도전동기의 경우, 전동기의 Fundamental Emf의 비를 볼 때, (유도식은 생략)
단상 : 2/pi ~= 0.63
2상 : 2×sqrt(2)/pi ~= 0.9
3상 : 3/pi = 0.955
4상 : sin(pi/8)/(pi/8) ~= 0.975
위의 숫자는 기기의 Power Density라고 보시면 됩니다. 물론, 같은 상일지라도 설계를 어떻게 하냐에 따라서 성능은 틀리며 위의 비는 대략적인 단상과 다상의 비교치입니다. 또한 Power Density 외에도 삼상전동기는 토크리플, 진동, 효율 면에서 단상과 비교가 안 됩니다. 단적으로, 0.75kW급의 단상 유도전동기의 경우 효율은 50% 정도, 3상은 85% 정도입니다. 발전기도 마찬가지입니다. MW 급의 발전기를 단상으로 설계하지 않습니다. (물론 Transverse Flux Machine 같은 매우 특수한 경우도 있습니다만..)
위와 같은 이유로 공장설비에 빠질 수 없는 전동기의 파워공급 때문에 3상TR을 씁니다.
전력전자 기술 자체가 최초에 전동기를 회전시키기 위해 출발했을 정도로 전동기가 산업현장의 주를 이룹니다.
추가로, 가정용 기기의 경우 제어회로는 모두 DC로 움직이며 기기 내에 삽입된 전동기 같은 기기들의 경우에도 단상을 주로 쓰는 이유는 가격 때문입니다. 기기를 동작 또는 제어하기 위해서 컨버터, 인버터가 필요로 하며 상이 많아질수록 단가가 올라갑니다. 예전에는 세탁기용 전동기도 AC/DC 겸용 저가제품군이 대부분이었으나 최근에는 영구자석을 이용한 3상 전동기가 쓰이기도 합니다. 재료 단가만 하더라도 일전의 전동기보다 최소 10배 이상은 비쌉니다.
예전에는 소비자가 전력소모에 큰 관심이 없었기 때문에 기업 입장에서는 싸고 잘 돌아가는 제품을 만들면 되었지만 최근에는 전력소모량도 중요한 제품 평가항이 되어서 기업에서도 관심을 가지는 추세입니다.
결론적으로 3상 시스템이 고효율, 고성능의 가정 기기를 만들 수 있지만 굳이 그럴 필요가 없기 때문에 단상을 쓰는 겁니다. MW급의 산업현장에서는 1% 효율도 소모전력이 크기 때문에 3상 시스템을 쓰는 것이구요. 극단적으로 저소음, 저진동, 고출력밀도가 필요한 분야(무기나 의학)에서는 11상이 사용되기도 합니다. 적용분야에 따라, 그리고 경제적인 이유로, 그리고 열적인 제한조건 등등에 따라 다상이 쓰일 수도, 단상이 쓰일 수도 있습니다.
<자료제공 : 카페-전기박사>
※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 단상이냐 다상이냐 적용분야·경제성·전류 효율성 따라 사용해
