3상이면 3상 UPS가 단상이면 단상 UPS 설치해야

Q. 고조파에 관해 공부하던 중 고조파는 비선형 부하(반도체 전력 소자)에서 주로 발생이 되는 걸로 읽었습니다. 궁금한 것은 왜 정상적으로 공급된 교류전압, 전류가 비선형 부하를 거치면 고조파가 발생이 되는지 그 원리가 너무 궁금합니다.

그리고 왜 고조파는 홀수 즉 3, 5, 7 고조파 이런 식으로 정현파의 홀수 배로만 존재하고 발생하는 것인지도 이해가 안 가네요. 비선형 부하에서 발생한 고조파에 의해서 부하가 먹는 전압, 전류가 왜곡되면 그 부하가 정상적으로 동작할 수 있을까요? 고조파에 대해서 조금 자세히 알고 싶습니다.

A. 고조파 발생사유는 전력변환 소자를 이용하는 정류기, 전자기기 등에서 AC를 DC로 변환할 때 정현파 교류를 일정한 간격으로 직사각형 모양으로 자르는데요. 이때 자르고 남은 부분의 파형에 해당하는 전압, 전류가 전원 측 또는 부하 측의 파형과 합쳐져서 파형을 왜곡시킵니다. 이렇게 왜곡된 파형을 정상파와 직류성분 등으로 분류하면 정상파의 3배, 5배, 7배 등에 해당하는 파형이 분류됩니다. 이를 고조파라고 합니다.

이러한 고조파는 전원 측의 전력설비, 한전 선로 등에 영향을 주고 부하 측의 기기에도 영향을 줍니다. 전류고조파는 전원 측으로, 전압고조파는 부하 측으로 영향을 주는데요. 예를 들어 콘덴서부하 XC, 리액턴스부하 XL의 ω=2πf로 주파수와 관계가 있기 때문에 만약 5고조파(정상파의 5배 주파수)의 전류가 흐르면 임피던스에 5배의 차이가 발생합니다.

Q. 소방공부를 하다 보니 전로 저항과 절연저항이 나오던데 두 가지 차이가 무엇인지 잘 몰라서 글을 올려 봅니다. 얼핏 알기는 하지만 명확하게 말로 표현하려니 잘 안 돼서 질문을 올립니다.

A. 전로 저항은 선로저항을 말하는 것 같습니다. 선로의 저항은 제로가 이상적이나 선로의 단면적에 반비례하고 길이에 비례하는 값을 갖고 있습니다.

직류로 공급할 경우는 선의 무유도 저항만 고려하면 되겠으나 교류의 경우, 선의 유도성 리액턴스도 같이 고려해야 합니다. 선로의 유도성 리액턴스는 무유도 저항성분의 10%(선로 단면적이 작은 경우)에서 50%(선로 단면적이 큰 경우)까지이므로 송전, 전력계통의 계산 시 반드시 고려해야 하는 요소입니다.

이 때문에 전압강하가 발생하고 무유도성 부하를 사용한다 하더라도 역률의 문제도 발생합니다. 비접지 계통의 경우, 선로가 길어질수록 용량성 리액턴스로 인해 충전누설전류가 증가합니다. 이로 인해 비접지 계통에도 작게나마 누설전류가 발생하는 이유가 되고 인체접촉 시 감전의 위험도 있습니다.

이러한 선에서 발생하는 유도성, 용량성 리액턴스의 문제로 인해 전기계산이 복잡해지고 해석이 어려워집니다.

절연저항은 절연 즉, 전기 연결을 끊는다는 뜻으로 전기를 통하지 않게 하는 기술입니다. 모든 장비의 절연저항은 무한대가 되어야 이상적이나 습기, 먼지, 제품품질 불량 등의 이유로 절연이 파괴되어 누전이 됩니다.

Q. 변압기에서 왜 2차 측의 전류값이 더 높게 나오는 겁니까.

A. 단상으로 해석하겠습니다. 3상과 동일합니다. 전력=전압×전류입니다.

전력은 일정한 상태에서 전압이 높은 1차 측은 전류가 낮고 변환된 2차 측 전압은 낮으니 전류가 높아지기 때문에 2차 측 전류가 높게 나옵니다. 예를 들어 전력이 10VA라고 했을 때 1차 전압이 10V이면 전류는 1A이고 변환된 2차 전압이 1V이라고 했을 때 전류는 10A가 됩니다.

Q. 도면해석 공부하던 중 궁금한 점이 있어 질문 드립니다.

도면에 변압기에 관해서인데요. 변압기의 심벌이 그려져 있고 그 옆에 Z=6%@AA 이렇게 적혀 있습니다. 제가 보기에 냉각방식이 AA일 때 임피던스가 6%이라고 해석을 했는데 맞는지요?

그리고 맞는다면 저렇게 임피던스가 적혀 있는 변압기가 있고 안 적혀 있는 변압기도 있습니다. 왜 그런 것일까요?

A. 맞습니다. 안 적혀 있는 경우 동일 용량의 변압기 중 하나만 표기를 하고 그 외의 것을 생략하는 경우도 있습니다.(도면의 경우)

그리고 저압의 변압기는 변압기 제작사 표준 임피던스를 따르기도 합니다.

OLTC +/- 8×1.25%는 변압기에 부하가 연결되어 있을 때도 변압기의 탭(전압조정)이 가능한 조정기가 있다는 뜻으로 기준 전압의 1.25%씩 아래/위로 8단계 그러니까 -10%~+10%까지 전압 조정이 가능하다는 이야기입니다.

Q. 공연장 리뉴얼 공사 시 음향장비의 전원부는 노이즈 제거를 위해서 아이솔레이션 트랜스를 설치하였습니다. 그런데 담당자 의견이 현재 트랜스로 인해서 음향상태가 더 안 좋다고 트랜스를 거치지 않게 해달라고 요청하네요.

문제의 발달은 트랜스를 거치지 않는 1차 측의 n상과 접지선을 전압측정 시는 0V가 되는데 트랜스를 거쳐서 나온 2차 측에서 n상과 접지선을 측정 시에는 4V에서 그 이후의 차단기를 투입 시 점점 전압이 상승하여 110V까지 나옵니다. 트랜스 제작회사에 문의 시 이래저래 해서 나오는 건데 허전압이니 트랜스의 외함과 n상을 묶어주면 괜찮다고 하네요.

제가 궁금한 건 담당자의 의견으로는 n상과 접지선의 전압 때문에 자꾸 음향이 안 좋고 조명기기 고장이 자주 발생한다고 하는 거예요. 허전압일 뿐인데 기기에 영향을 왜 미치는지 궁금합니다.

A. 단상 교류 220V를 사용하는 전자장치의 경우, 전원 측의 극성은 원칙적으로 문제가 되지 말아야 합니다. 단상 220V가 접지계통일 수도 있고 비접지 계통의 전원일 수도 있기 때문입니다.

전자장치의 전원 측은 약전류의 제어전압을 사용하기 위해선 단권 트랜스를 사용하면 안 되고 복권 트랜스를 사용해야 합니다. 복권 트랜스를 사용하고 2차 측에 접지를 잡고 그 접지가 건물의 접지와 연결되어야 완전한 접지가 됩니다.

질문에서는 비접지 계통의 단상 220V 전원(하트럴-하트럴)으로 공급되는 전원이 전자장비에 인가 시 장비에 노이즈가 발생한다는 말인데 전기적인 이론이나 상식으로는 이해하기 어렵습니다.

위에 언급했듯이 전자장비는 전원의 극성을 따지지 않고 받아들여야 하고 내부 전원부에 자체 트랜스와 접지를 구성하여 장비에 전원을 공급하면 되기 때문입니다.

만일, 이러한 기본적인 방법을 무시하고, 전원 측의 한 상이 무조건 0V 전위인 뉴트럴이 공급되어야 한다는 까다로운 장비가 있다면 이는 극히 예외적인 경우로 보이고 장비 전원 측의 구성이 일반적이지 않은 회로로 구성되었을 가능성도 있습니다.

일전에 레이더 구동장치가 110V를 받는 장비가 있었는데 상기와 같은 이유로 정상동작을 하지 않는다 하여 장비의 전원 측에 표기된 대로 110V 한 상을 접지잡아 (하트럴-뉴트럴)로 원하는 전원을 공급하였지만 문제는 해결되지 않았던 전례가 있었습니다.

만일, 복권 트랜스 2차의 한 상을 접지 잡아 문제가 해결되면 다행이겠으나 해결되지 않을 경우 이는 장비 측의 문제도 생각해야 합니다.

Q. UPS 설비를 단상으로 했을 때와 비교해서 3상 4선식으로 UPS 설비를 구축했을 때 장점과 단점에 대해서 알고 싶습니다.(설치비용, 효율, 유지 보수 등)

A. 단상이냐? 3상이냐? 하는 문제는 기본적으로 UPS가 들어갈 전력 계통도에 따르는 것이 가장 원만합니다. UPS는 없어도 한전 전력으로 모든 전력기기를 사용합니다. 전력 계통에서 UPS를 삽입할 때, 현재 사용하는 전력기기가 3상이 있으면 3상 UPS가 설치되어야 하고 단상밖에 없으면 단상 UPS를 설치합니다.

입력전력만을 기준으로 하면 단상 전력 장비의 용량이 30KVA 정도 되면 전력의 균형을 유지하기 위해 입력 3상/출력 단상 UPS를 사용하고 그 이상일 경우는 입/출력 3상 UPS를 사용합니다.(물론 아닌 경우도 있습니다)

전력용량이 10KVA 이하인 곳에서는 입/출력 단상 UPS가 많이 쓰입니다. 3상 UPS를 사용해야 하는 전력계통에 단상 3대를 설치하려면 설치비용과 설치면적이 증가하고 전력계통 전체 효율도 떨어지고(UPS 개별 효율은 높을 수도 있습니다) 유지 보수하는 개수가 증가합니다.

용량이 작은 전력 계통에 5KVA 3상 UPS를 설치한다면 불필요한 비용지출이 되겠죠. 혼자 결정하기 곤란하시면 UPS 설치 계획을 공개하시고 몇 개 UPS 업체에서 납품제안서를 받으세요.

Q. 3상 4선식의 Y 결선의 경우 중성점접지는 어떤 케이블로 하며 전류가 흐르나요?

A. 중성점의 접지선은 GV 사용이 통상적 방법입니다. 그리고 중성점에 CT나 ZCT 등의 보호회로가 없을 시 아주 적정합니다. 하지만 달리 적용하여야 하는 경우가 있습니다.

변압기 중성점 접지방식에서 CT나 ZCT가 적용된 회로이라면 타 접지와의 혼용 사용에 의한 보호가 무용지물이 되므로 혼용을 할 수 없도록 일반 CABLE 사용이 바람직하다고 판단됩니다.

중성점과 접지부 사이에 CT나 ZCT가 있다면 색상을 달리하는 CABLE이 적정하다고 판단됩니다.

CT나 ZCT 등이 채택된 중성점 접지계통에서 일반적 GV CABLE을 사용 시 처음 작업 시에는 그럴 일이 희박하겠지만 향후 타 설비 증설 시 등에서 이 GV에서 TIE를 한다면 CT나 ZCT의 보호회로가 무용지물이 될 가능성이 있습니다. 이를 방지하기 위해서는 일반적으로 TFR-CV 사용을 권장해 드립니다.

참고로 HRG, NGR의 1차 CABLE도 TFR-CV 사용은 당연하겠지요.

Q. 현장에서 50kW 모터가 새로 입고되었다고 할 때, 케이블과 차단기를 선정해서 공사해야겠는데요. 어떻게들 선정하시는지요?  

A. 케이블 선정은 거리가 60M 이상 시에는 전압 강하식으로 그 이하는 전선의 정격전류를 가지고 합니다. 그러나 기본은 두 가지 방식에서 나오는 굵기 중 큰 것을 선정하여야 합니다.

3상 MOTOR의 전압강하식은 17.8LI/1000e입니다. 차단기 정격전류는 MOTOR 정격전류의 3배로 하여야 합니다.

Q. 인버터제어와 VVVF와 소프트스타터의 개념을 찾아봐도 헷갈리는데요. 쉬운 개념 설명 좀 부탁합니다. 

A. 인버터는 DC의 전압을 AC의 전압으로 변환시키는 전력장치를 말합니다. VVVF는 인버터와 같은 용어로 부르지만, 기본적으로 AC를 DC로 변환하고 그것을 다시 DC에서 AC로 변환하여 SPEED를 제어하는 (전압과 주파수를 제어하는) 전력변환 장치입니다.

소프트스타터는 MOTOR를 기동할 때 MOTOR를 부드럽게 기동키 위하여 기동 시에만 전압을 제어하는 전력장치입니다.

결론은 인버터와 VVVF는 실제 용도는 다르지만, DC를 AC로 전력 변환한다는 의미로 같이 사용하고 소프트스타터 기능도 가지고 있지만, 소프트스타터는 단지 기동 시만 전압&주파수를 변환시키는 전력변환 장치입니다.

Q. 변전실 정류반 배터리가 폭발할 수가 있는지요? 있다면 그 원인은 무엇인가요!

로케트 배터리는 2008년산이고 2009년에 9개 교체하였습니다. 그런데 이 배터리가 26일 1개 폭발하여 다음날 1개 교체하였답니다. 그런데 또 1개가 더 폭발하여 교체했습니다. 계속해서 배터리가 왜 폭발하는 걸까요? 무보수 배터리는 수명이 4-5년인 걸로 알고 있습니다. 전압은 정상적인데 폭발하는 이유가 무엇일까요?  

A. 배터리는 주위 온도에 따라 충전전압을 조정해 주어야 하며 일반적으로 기준 온도는 24℃로 되어 있습니다. 만약 변전실 온도가 높다면 충전전압을 조정해 주어야 합니다.(배터리 제작사 매뉴얼 참조)

배터리의 이상 유무는 내부임피던스로 판단하는 것이 확실합니다. 2009년에 일부 배터리를 교체한 이유는 모르겠지만, 내부임피던스와 방전용량을 측정하신 것인지 아니면 단지 전압이 차이가 나서 교체하신 것은 아닌지요?

주위 온도가 30℃를 넘는다면 배터리 내부에서 가스 발생량이 증가하고 충전전압이 높게 설정되면 온도가 더욱 상승하여 폭발하는 경우도 있습니다.

‘차단기 소요된 총 전류’ 아니라

‘차단기의 각 극에 흐르는 전류’가 맞아

Q. VVVF에 대해 공부하다 궁금증이 생겼습니다. VVVF는 인버터라는 걸 기본적으로 이용한다네요. 상용전원(교류)이 들어오면 보통 직류로 변환하고, 인버터가 직류를 다시 교류로 변환하여 원하는 교류 파형을 내주어 모터의 속도를 제어할 수 있다고 결과를 얻었습니다.

인버터, 컨버터가 무엇인지는 알고 있습니다.

한전에서 교류를 받으면 다운시켜서 사용하면 되는데, 왜 교류를 직류로 바꾸고 다시 직류를 교류로 바꿔서 사용하나요? 주파수를 올리고 낮추는 걸로 전동기속도가 어떻게 높아지고 낮아지나요?

A. VVVF에서 교류-직류-교류의 변환은 말 그대로 전압의 크기 및 주파수를 가변하기 위해서 그러합니다. 인버터 내에서 직류-교류 변환 시 스위칭소자에 의해 전압의 크기 및 주파수를 조절할 수 있기 때문이죠.

참고로 UPS에서 교류-직류-교류를 이용하는 이유는 직류는 저장할(축전지) 수 있어 그렇게 변환하는 것이고요. VVVF 방식은 전압과 주파수를 가변할 수 있어 일정한 토크를 얻을 수 있기 때문입니다.

토크는 전압의 자승에 비례하므로 만약 전압을 낮추면 토크는 자승에 비례하는 만큼 감소하게 됩니다. 이때 전동기의 유기기전력(역기전력)=4.44 kfn 파이(k 권선계수)도 작아집니다. 그런데 만약 주파수는 일정하다면(60헤르츠) 역기전력은 감소하였으므로 자속파이가 감소하게 됩니다. 4.44, 권선계수, 권수(N)는 일정하므로 따라서 토크=k 파이 Ia(전기자전류) 또는 EI=오메가 타우(토크)

토크=입력(EI)/오메가(2 파이 f 혹은 2 파이 N/60)에서 토크(회전력)가 감소합니다.

대신에 부하가 정토크를 요한다면 전류는 증가하게 됩니다. 이것은 또한 역기전력이 리액턴스(전류제한)로 작용하는데 리액턴스가 작아지는 꼴이므로 전류가 더 흐르게 되겠지요.

또는 자속은 전류에 비례하므로 부족한 자속을 보상하기 위해 그에 맞는 전류가 더 흘러 부하 토크를 내야 하기 때문이지요. 그러므로 전압과 주파수를 같이 조정해 주면 토크가 변하지 않게 됩니다.

Q. 안녕하세요. 시설관리 초보인데 한전 정전 후 비상발전기 가동이 안 돼서 배터리 교체 진단받고 배터리 교체해서 비상발전기 가동까지는 됐는데 비상전원 투입이 안 돼요. (비상전등, 승강기, 소방라인 전원투입이 안 돼서 수동 투입했습니다) 난감합니다. 또 정전되면 어찌해야 하는지 발전기 수동투입해 봤는데 한번은 전압이 220V 나왔고 저전압램프 들어 왔는데 다시 작동해보니 380V 정상으로 나오네요.

A. 비상발전기는 그냥 장소만 차지하는 고철이 아니란 걸 아셨겠네요. 좋은 경험입니다. 사실 한전에서 정전될 일 없으면 비상발전기는 고철 취급할 정도로 유지관리에 소홀하게 되는데 정전이 되거나 특고압 쪽에 공사나 점검이 있을 시에 그제야 제 값하는 게 말 그대로 비상발전기인 만큼 다른 건 못해도 최소한 본적으로 시동은 되고, 부하 절체하여 부하운전은 될 수 있을 정도로만 운용법을 아시고 다루시면 됩니다.

배터리는 대개 무보수 밀폐형으로 충전장치가 없으면 조금씩 방전이 진행되어 몇 달 후 회복 불능 전압까지 떨어지면 그제야 아무리 충전해도 소용없습니다. 그러므로 기본적으로 충전장치를 확인하여 상시 충전하시고 별도의 충전장치가 내장되지 않았다면 반드시 구매하셔서 장착하시기 바랍니다.

발전기가 가동하면 ACB라는 차단기가 들어가야 부하로 비상전원이 공급됩니다. ACB차단기는 발전기를 평소에 자동으로 두면 정전 시 발전기 기동, 전압확인이 되면 자동으로 투입됩니다. 만일, 발전기를 평소에 수동으로 두었다면 정전이 되어도 발전기는 자동기동되지 않으니 항상 자동에 놓고 사용하셔야 합니다.

발전기 출력전압은 380V가 정상인데 전압이 헌팅한다든지 하는 이상한 전압이 뜬다면 자동전압 조정기(AVR)의 불량으로 추정됩니다. 이 경우엔 같은 제품의 AVR로 교체검토가 필요합니다.

Q. 요즘 전선 굵기 산정업무를 하다 보니 유동전동기(저압 440V) 기동 시를 기준으로 전선 굵기를 산정하는데 우선 기준에는 전동기 기동 시 모터 단자에서 15%까지, 상 윗단 BUS에서 10%까지라 정해져 있습니다.

질문 1) 그런데 이 15%, 10%라는 것이 정격전압을 말하는 것인지요?

예를 들어 기동 전에 BUS에 104%가 걸리고 기동 후에 92%가 걸린다고 하면(104%이면 440V×1.04) 전압변동의 차이는 12%로써 기준을 만족 못하지만 정격전압 기준으로 보면 90% 이상이므로 기준에 만족하게 되고요. 그리고 모터 단자에서는 15%까지 허용하니 85%(440V×0.85 =374V) 이상이 되어야 하는 건지요? 아니면 기동 전과 후의 차이가 15% 미만이어야 하는 건지요.

질문 2) 전동기 기동 시에는 PF(역률)가 평소보다 낮아져 20% 가까이 떨어진다고 알고 있습니다. 하지만 모터용량마다 조금씩 달라지는데 이를 일괄적으로 20%로 적용해도 되는 건지요? 이렇게 산정한 경우 실제 운전 시 보통 문제가 없는지요?

A. 기본적인 것만 얘기합니다. 전동기가 기동할 때 전동기 자체의 전압 Drop은 문제가 되지 않습니다. 단, 전동기를 기동할 때 같은 전원을 사용하는 기기의 전압이 문제입니다.

하여 그 영향을 줄이기 위하여 기동보상도 하고 Y-델타, 리액터 기동을 하는 것입니다.

그래서 설계 시 전선의 굵기는 운전 시의 정격전류를 가지고 하는 것입니다. 기동 시 다른 전기기기들이 영향을 받지 않을 정도의 전압이면 됩니다.

기본적으로 전기기기의 사용전압은 ±10%이기 때문에 기동 시 전원의 Drop이 ±10% 이상 Drop이 되면 안 됩니다. 그 전압은 Main Bus의 전압이 아니고 기기의 말단 전압입니다. 그리고 역률도 기동 시의 역률은 20~30% 정도밖에 되지 않습니다. 그래도 역률보상은 운전 시의 역률로 계산하여 보상을 합니다.

Q. 전기제품이 누전일 때 쉽게 확인하는 방법은 회로에 물려 있는 전기 제품의 플러그를 모두 뺀 후에 하나씩 꽂아서 차단기가 떨어지는 것을 찾으면 된다고 합니다만, 이런 방법 말고 메가테스터기, 멀티테스터기, 후크메타(클럼프 메타)가 있을 때 이들 측정기구를 이용해서 전기제품의 누전 여부를 확인하는 방법 좀 상세히 알려주시면 감사하겠습니다.

A. 메가테스터기, 멀티테스터기는 정도의 차이이지 원리는 같습니다. 측정기 내부에 있는 건전지의 전압을 측정코자 하는 누전이 의심스러운 곳의 전로와 기기의 외함에 가하고 전류가 흐르는 것으로 누전 여부를 측정하는 것입니다.

메가는 고전압을 만들어 회로에 가하는 것으로 고절연을 요하는 고전압기기에 주사용을 하고 일반 TESTER는 자체 전압으로만 회로에 가하기 때문에 전자기기 등의 접지&단락 등을 측정하는 데 사용합니다.

대부분 500V 미만 250V까지는 500V로 측정하고 150V 이하는 150V로 고압기기는 1,000V 메가로 측정을 합니다. 그리고 TESTER로는 고절연을 측정키 어려우나 요즘은 TESTER로도 절연을 측정할 수 있는 제품이 많이 출시되고 있습니다.

누전이라 함은 전기가 새는 것으로 전류가 비정상적인 곳으로 흐르는 것을 말합니다. 하여 누전을 측정할 때 기기의 외함과 전기선 등과 저항을 측정하면 됩니다. 일반 가전제품의 누전 여부는 플러그를 뽑고 플러그의 두 극을 각각 가전제품의 금속으로 된 외함과 저항을 측정하면 됩니다.

누전되면 전류가 흘러 저항값이 적게 나오고 누전이 되지 않으면 전류가 흐르지 않기 때문에 저항값이 높게 나옵니다. 그 단위를 Ω∼MΩ∼GΩ∼TΩ 등으로 얘기합니다. 220V 전기사용 시 규정상으로는 0.2MΩ(200,000Ω) 이상이 되어야 합니다. 기본적으로 후크메타로는 누전을 측정하지 않습니다만 후크메타에도 저항을 측정할 수 있도록 만들어져 있어 저항측정을 통하여 간이 측정을 하는 것입니다.

Q. 등용 천정 전선에 3가닥의 전선이 있는데 1개의 파란색, 2개의 초록색 전선이 있습니다. 스위치가 2개인 전등의 각각의 스위치가 하나씩 초록색 선에 걸려 있고 파락색 선을 공통으로 사용하는 것은 확실한 것 같습니다.

그런데 여기서 무엇이 중성선이고 무엇이 전원선인지 구분을 못 하겠습니다. 정상적으로는 분명히 스위치선인 초록색이 전원인 활선이어야 하는데 상황 1) 초록 한선과 파랑선을 테스터기로 찍으면 전압 220V가 나옵니다. 그러니 분명히 하나는 전원이고 하나는 중성이라는 것은 확실합니다.

상황 2) 초록과 초록을 찍으면 전압이 뜨지를 않습니다. 그래서 색도 초록이고 전압도 없어 중성선으로 알고 있었는데 답변해주신 분들도 그렇고 정상적으로는 스위치 쪽이 전원부분이라 혼돈이 옵니다. 전원이라도 같은 전위라 전위차가 없어 전압이 안 뜨는 경우인지 참 혼란스럽습니다. 그래서 정확한 구분이 필요한데 당장 검전 라이버는 없고 테스터기는 있는데 테스터기로 구별하는 법은 없는지요?

A. 아무리 오래된 집이라 하여도 두 선 중 하나는 접지와 동전위인 중성선입니다. 그것은 변압기에서는 접지하였다는 것입니다. 하여 두 선 중 하나는 접지와 전압이 0V라는 것이지요.

하여 두 선을 각각 대지에서 올라온 금속체(수도관과 같은)와 전압을 측정하면 전압이 아주 안 나오거나 적게 나오는 선이 중성선입니다.

Q. 전기안전관리자로 있는 초보 직장인입니다. 한전에서 수전하는 설비의 용량이 높으면 한전에서의 손실분이 감소하여 그에 따라 역률보상금으로 지원금을 지원해주는 걸로 알고 있습니다.

그렇다면 수전하는 Main 변압기의 역률은 95% 이상으로 이상이 없는데 이 Main에서 수전받아 현장으로 가는 변압기의 역률이 90% 이하라면 어느 곳의 손실인가요? 이 역률을 개선하면 전력사용량 절감에 도움이 될까요?

A. 손실은 대부분 선로손실인데 상기와 같은 현상이라면 Main 변압기에서 현장으로 가는 변압기 사이의 손실입니다. 당연히 전력비 절감에 도움은 됩니다.

그 손실은 전류에 의하여 계산할 수 있습니다. 전류가 클수록 그 효과는 더 크게 됩니다.

하여 가능하면 Condenser는 현장의 변압기에 설치하는 것이 가장 효과가 좋습니다. 만약 역률을 개선하여 저항은 1Ω이고 100A(6,600V에서 1,000A가 900A로)가 줄어들었다면 전력손실은 1,0002×1에서 9002×1로 1000,000에서 810,000으로 190kW의 전력 손실을 줄일 수 있는 것입니다.

Q. 한 차단기에 각상 전류를 측정했어요. R상에 10A, S상에 9A, T상에 10A로 측정됐습니다. 그럼 그 차단기에서 소요된 총 전류를 29A로 생각해도 되나요? 29×루트3을 한 값은 총 선전류라 생각해도 되나요? 회원님들께서 비웃을 수 있는 질문이지만 저희한테는 엄청난 도움이 됩니다. 제발 답변 부탁해요.

A. ‘차단기에 소요된 총 전류’라는 표현은 맞지 않는 표현입니다. 왜냐하면, 차단기는 단순한 접접으로 구성되어 있어 저항이나 콘덴서와 같이 전기를 소비하는, 소모하는 임피던스 성분이 없기 때문입니다.

정확한 표현으로는 ‘차단기의 각 극에 흐르는 전류’라고 표현하는 게 좋겠습니다. 그러므로 29A, 루트3×29A라는 표현도 맞지 않고요. 차단기의 정격전류는 각 극에 흐르는 전류를 가리킨다 보시면 됩니다. 예를 들어 차단기의 정격전류가 100A라면, 각 극에 흐르는 전류가 100A까지 걸 수 있는(또는 흘릴 수 있는) 그런 차단기라고 이해하시면 되겠네요.

Q. 안녕하세요. 동기발전기를 공부하다 헷갈리는 게 있어 질문 드립니다. 유도전동기는 부하에 따라 슬립이 변하면서 회전수도 달라지는데 동기발전기는 항상 속도나 주파수가 똑같나요? 제가 생각하기에는 갑자기 부하가 변하게 되면 회전속도도 변하게 되고 주파수도 따라서 변할 것 같은데, 그래서 변하는 회전속도를 맞춰주려고 여자기에 전압을 더 인가해서 회전수를 맞출 것 같다는 생각이 듭니다. 동기기가 역률이 항상 1이라는 것은 전동기에만 해당하는 건가요?

A. 1. 동기발전기와 주파수와의 관계

1) 전동기는 외부에서 주어지는 주파수와 똑같은 회전수를 유지하는데 발전기는 반대로 일정한 주파수를 만들어야 합니다.

2) 발전소 대부분은 동기발전기를 사용하며 그 동기발전수의 회전수가 주파수이므로 주파수 60Hz를 기준으로 회전합니다.

3) 주파수를 60Hz로 유지하기는 방법은 부하가 증가하면 기계적 입력(증기, 물의 양, 연료의 양)을 증가시켜줘야 합니다. 여자기에 전압을 인가하는 게 아니라 조속기를 조정하여 입력을 크게 합니다.

4) 부하가 증가하면 주파수가 떨어지고 발전기의 입력을 올려서 주파수를 60Hz에 맞추는 것이 조속기의 역할입니다. 이러한 과정을 부하 추종이라고 하며 주파수의 변동폭은 60±0.1Hz로 유지합니다.

전압 높으면 전선의 굵기는 상대적 적어져야

Q. 안녕하세요. 자동역률조정기(APFR) 점검중 VCB 트립 발생되었습니다. 역률이 떨어져서 자동 역률조정기 APFR 이의 Power Reset을 위해 PT단자를 취외하는 순간 6.6KV Incoming VCB가 51G 및 27계전기 동작으로 Trip 되었습니다. APFR 모델은BELUK회사 제품이며 RESRT을 위해서는 단자를 취외할수 밖에 없는 모델입니다. 저의 개인적인 생각은 PT단자를 취외하는 순간 CT의 한 상이 오픈되어 결상이 된 경우 같습니다. 정확한 원인을 알고 싶으니 고수님의 답변을 기다립니다.

A. 첫 번째 질문은 저항 1~5 KΩ. 0.5w 이상 쓰시고 VR.V1.CM 에 연결 하신 다음  드라이브그룹 Frq 값을 3으로 하십시오. 두 번째 질문은 인버터에 장착된 터치패드로 ON/OFF 하시면 CM-P1은 결선하실 필요 없습니다. 만약 외부에서 스위치로 ON/OFF 하시려면 CM-P1에 스위치 접점을 연결 하시고 드라이브그룹 Drv 값을 1로 하십시오.

Q. 전기 완전초보입니다. 저희 건물 지하층에 전등라인 누전차단기가 트립되어서 복귀가 안됩니다. 전등라인이 있는 장소는 수족관 여과설비가 되어 있는 관계로 상당히 습합니다. 그래서 제습기(40L용량)를 설치하여 하루동안 가동하고 나니 차단기가 다시 복귀가 되었습니다.

그런데 전등라인이 있는 곳에서 스위치로 전등을 끄고 다시 켜보니 켜지지가 않습니다. 분전함을 확인하니 차단기가 또다시 떨어져있었습니다.  차단기를 다시 복귀시켜보니 복귀되지 않고 계속 트립됩니다. 스위치를 켜놓고 차단기를 올리면 차단기가 올라갑니다. 그런데 스위치를 다시 끄면 차단기는 떨어집니다. 누전체크를 해봐야 되는건지? 어떻게 누전 체크를 하는지 상세히 설명 좀해주십시오.

A. 누전이란 정상적으로 전류가 흐르지 않고 비정상적으로 전류가 흐르는 것을 말합니다. 즉 접지로 전류가 흐르는 것을 말합니다. 전류가 흐르려면 길이 만들어져야 흐릅니다. 접지로 전류가 흐를수 있도록 길이 만들어졌다는 것입니다. 그것을 점검하는 것이 절연점검입니다. 이것은 정상인 회로와 접지간에 저항을 측정하여 확인을 합니다. 길이 아니어냐 하므로 저항으로 측정하면저항값이 매우 크게 나와야 합니다. 그런데 저항값이 적게 나오면 전류가 잘흐르도록 길이 잘 났다는 것입니다. 측정기기는 절연Tester로 측정하면 됩니다. 기본은 220V에서는 0.2㏁ 이상이면 됩니다. 현재 상태는 절연이 무진장 나쁜 상태입니다. 점검하여 수리하여야 합니다.

Q. 안녕하십니까. 갓 공사업에 뛰어든 사람입니다. 그런데 분명 자격증은 취득했으나. 차단기 용량 선정법이 기억나질 않네요. 책을 봐도 도통 무슨 얘기인지 모르겠구요.

1. 부하전류는 어떻게 구하는 거죠?

2. 누전차단기 용량 설정할때 누설전류값도 포함을 시켜야 하는데 누설전류는 어떻게 알 수 있죠?

3. 용량은 어떤 공식에 의해 구해지는 겁니까.

A. 1. 부하기기에 적혀진 정격전류를 가지고 기본으로 하지만 없을 경우엔 부하용량을 가지고 계산을 합니다.

2. 누설전류는 차단과 관련이 있고 용량과는 상관이 없습니다.

3. 일반부하에서는 부하정격의 1.25배 이상이 되도록 하면 됩니다. 그리고 Motor에서는 직입기동시 정격전류의 3배로 합니다.

Q. 총길이 6,000m의 선로에 35sq/4c케이블로 380/220v로 포설하여 1,000m간격으로 단상부하를(2kw) 5개소에 설치하고5,500m지점에 단상부하(5kw)1개소를 설치하여 운영 할려고 합니다. 전압강하가 만만치 않을 것 같아서  케이블 사이즈 변경없이장비들을 운영할 수 있느 방법이 없을까요? 배관은 이미 포설한 관계로 트랜스를 사용하려고 합니다. 좋은 방법이 없을까요

상기의 경우라면 낚시꾼은 여러 회로라면 Cable이 허용한 전압으로 최대한 전압을 높여서 전압은 750/450V로 3상으로 보내고 부하 Feeder를 각 지점마다 만들고 거기에서 다시 Down TR을 설치하면 될 것 같습니다.

Q. 에어컨 결선법 궁금합니다(부하측) RSTN 이렇게 차단기가 있네요. 선은 3C 2C, 에어컨 3상이 RST에 물렸있고(3C) 나머지 두선(2C)은 어디에 물려놓을지 모르겠습니다. 아마도 실외기 전원선 같은데 어디에 물려놓을지 모르겠습니다. 전에 한선은 n상에물려있다고 하더군요. 그래서 시험삼아 t상에 하나물리고 n상에 물려놓으니깐 바로 트립됩니다. 실외기 220v인것같고 압축기가380v 라고 적혀 있더군요. 그리고 N상에 2C에 물려놓으니 에어컨이 작동되다가 실외기가 돌아가는 동시에 에어컨이 정지됩니다.제가 지식이 좀 부족하여 질문하는데 좀 어렵네요.

A. 3상 에어컨 결선 두가지 방법이 있습니다. 일단 전원케이블은 분전함 차단기에서 실외기로(3상4선 또는 3상3선)가고 실외기에서 단상을 끌어서 실내기로 연결합니다.

1. 실외기 내에 트랜스가 있어서 380V를 220V로

  변환가능할 때

  분전함 차단기(r, s, t) 3상3선

   → 실외기(r, s, t) 단자 

   → 실외기내의 트랜스(r, s, t 중 아무거나 두개를 트랜스에 연결)

   → 실내기(220V)

2. 실외기 내에 트랜스가 없을 때

  분전함 차단기(r, s, t, n) 3상4선

   → 실외기(r, s, t, n) 단자

   → 실내기(r, s, t 중 한선과 N) 220V

Q. 안녕하세요. C형 릴레이와 H형 릴레이의 에이징 테스트를 단시간에 처리해야 할 일이 생겼는데요. 50~92V 사이에서 접점과Coil이 고장나는 시점을 테스트 해 보려합니다. 단시간에 에이징 테스트 하는 좋은 방법 있으시면 알려주세요.

에이징이란 말 그대로 시간의 흐름이 필요한 시험입니다. 단기간에 주위온도나 전압.전류만 맞춰 시험하면 릴레이 내부에 있는스프링이나, 접점주변의 금속피로도, 플라스틱 패키지의 변형이나 약화, 개폐횟수와 반복시간에 따른 접점표면의 변형 정도는 알수 없습니다. 이러한 요소는 굉장히 중요한 것들입니다. 릴레이를 정격전압에서 사용해도 작동불능이 되는 요소들이거든요. 따라서 제조업체에 질문서를 보내서 분석하는 것이 나름대로 최선이라고 생각합니다. 그래도 해보고 싶으시면 주위온도 60도 정도 되는 환경을 만들어 접점최대 전류의 부하를 연결하고 SSR스위치로 온/오프하고 시그널 발생기로 SSR구동신호를 가변적으로 주시면 어느정도의 결과물을 얻을 수 있습니다.

A. 유입변압기 유온도는 50도 권선온도55도 입니다. 이건 JEC라는 일본규정이구요. 유입변압기는 통상적으로 A종절연물을 사용하기 때 유온도보다 5도 높다고 보고 있고 여유 온도라 함은 권선의 안쪽과 바깥쪽이 온도가 같지 않으므로 10도의 여유를 주는겁니다.(안쪽코일이 열이 더날수 있으므로) 또한 이건 일반 호흡기타입이구요. 콘서베이터 타입은 밀봉타입이므로 유온도상승한계가 55도입니다.

하지만 근래는 JEC보다는 국제규정인 IEC를 많이 쓰는데요. IEC는 유온도 60도 권선온도 65입니다. 같은 A종이라 하더라도 여유온도 10도를 쳐주지 않죠. 다시 설명하자면 유 온도상승한계는 60도(권선온도상승한계는 65도) 최대주위온도 40도 지금 쓰고계시는 변압기의 온도계표시가 47도이므로 주위온도 뺀 변압기만의 유온은 47-25(주위온도) = 22도

따라서 JEC규정으로 봤을때 28도의 여유가 있는 거네요. 변압기에 부착되어 있는 온도계의 지침이 90도 이상을 지시하지 않으면변압기는 정상적으로 사용하고 있는 겁니다.

Q. 모터부하나, MOLD TR부하의 경우에 VCB 2차단에 Surge Absorbar나 Surge Arrester를 설치하는데요.그렇다면 VCB의 개폐서지의 방향은 전원측이 아니라, 부하측이라고 생각되어 지는데 이러한 제 생각이 맞는지 궁금합니다. 또한, 서지의 방향에 대해서 서술된 기술서나, 논문이 있으면 알려주셨으면 감사하겠습니다.

A. 제가 답변드리고자 할 내용은 변압기 1차측 또는 VCB2차측 입니다.  제가 윗글에서 언급한것은 부하측을 VCB 2차측을 이야기 한 것입니다. 그러므로 SA설치는 변압기 1차측이 맞습니다. 이상전압은 변압기 또는 변압기 2차측(부하)의 인덕턴스에 의해발생 하는 것입니다. 서지는 부하측으로부터 전원측으로 진행한다고 보시면 될것 같습니다.

변압기 1차측에 SA설치하는 이유는 VCB를 차단할때 또는 트립될때 개폐서지가 발생하는것은 맞습니다. 그이유는 변압기 내부인덕턴스에 저장된 에너지가 어디론가 발산이 되어야 합니다. 그 에너지가 발산되는 것이 임펄스 형태 전압입니다. e=-L×di/dt 에서 dt가 무지하게 작고 di는 부하전류 이므로 큰전류가 흐를 것입니다. 또한 L(인덕턴스)크고 그러면 e(이상전압)가 커지게 됩니다.즉 차단기 차단시간이 짧으냐 기냐에 따라 이상전압은 달라지게 됩니다. 이것이 파라데이 전자유도법칙입니다. 변압기 절연물손상을 막기 위해 SA를 설치하는 것이 아닙니다. 결론을 드리자면 차단기 트립, 차단시 부하측, 변압기 인덕턴스 에의해 저장된 에너지가 발산이 되어 임펄스전압으로 되어 전원측으로 진행하는 것을 막기위해 SA를 변압기 1차측 VCB2차측에 설치하는 것이 바람직합니다.

기기 주위온도 낮게 운전하면 부하 더 사용할 수 있어

Q. 안녕하세요. EOCR에서 CT가 전류를 검출하는데, 그 전류가 기동전류인지 과전류인지 어떤 방식으로 구분하여 D-Time, O-Time이 동작하는건지 궁금합니다.

A. EOCR에서 D-Time은 Motor의 기동 즉 스타트 시간은 무시하는 시간입니다. Motor를 기동할 때는 여러 가지 기동 방식이 있습니다만 와이 델타 기동방식에서는 정격전류 3~6배의 전류가 올라갑니다. 이때 보편적으로 D-Time을 6~8초 정도로 세팅을 합니다. 이 시간만큼은 트립이 되지 말라는 것입니다. 이 시간이 초과를 하게 되면 EOCR 이 동작을 하여 Motor를 보호 하기 위함입니다. 그리고 O-Time은 정격운전중에 정격부하의 초과로 부하가 걸릴 때 O-Time 시간만큼 시간이 경과하여 계속 전류가 걸릴 때 EOCR 이 동작을 하여 Motor를 보호하기 위함입니다. D-Time은 기동 시에 필요한 설정값이고 O-Time은 운전 중에 필요한 설정값이라고 생각하시면 됩니다.

Q. 1. 인버터는 주파수를 변화시켜서 모터의 속도를 변화시킨다고 알고 있습니다. 그런데 인버터는 VVVF이라서 주파수와 전압을 모두 변화시키잖아요? 여기서 질문, 왜 Variable Voltage! 전압까지 변화시키는 겁니까?

2. 그리고 인버터를 사용하므로써 전기 절감 효과가 있다고들 합니다. 만약 측정했을 때, 인버터입력측 전압: 440V, 전류: 40A이고 인버터출력측이 전압: 550V, 전류: 32A이라면 이것이 절감효과가 있는 것입니까? 결국 소비 전력은 입력 측에서 계산된 값으로 전기료로 내야 하잖아요? 즉, 인버터로서 절감을 한다는 말은 속도를 낮추어서 전기를 절감한다는 뜻인가요? 그렇다면 속도를 낮추었을 때 얼마나 전력절감을 할 수 있는 것일까요?

3. 마지막 질문. 인버터 디스플레이창에 디스플레이 되는 부하전류는 만약, 인버터입력측 전압: 440V, 전류: 40A이고 인버터출력측이 전압: 550V, 전류: 32A이라면 출력측 전류(32A)일까요, 입력측 전류(40A)일까요.

A. 1. 전압은(교류) 주파수를 포함하고 있는데 이것이 주파수와 비례하여 주파수가 커지면 전압이 높아지고, 작아지면 전압이 낮아집니다.

2. 당연히 전압이 낮아지면 그만큼 전류도 낮아진 것이기 때문에 그렇고요 (전압=전류×전압. 전류에 주파수가 포함되어 있음) 인버터 입력이 440V인터 출력이 550V로 더 높게 나온다는 것은 본적이 없네요. 상식상 440V 이상은 출력전압이 안 나와요.

3. 디스플레이되는 전류는 부하전류로 출력측 32A가 맞습니다. 제가 알기론 입력측과 출력측이 전류가 다르게 나오는데 차이가 8A 차이면 그만큼의 에너지 소비가 적게 된다고 합니다.

Q. F종일 경우 주위온도(40)+권선의 온도상승(100) + HOT SPOT(15) = 155도로 알고 있습니다.

그런데 의미 자체가 이해가 잘 안 돼서요 만약에 주위온도가 60도로 올라간다거나 반대로 주위온도가 10도로 내려가면 어떻게 적용을 해야하는지요 여러 가지 사례를 검색해보았는데 이해가 잘 안 돼서 질문드립니다.

A. 주위온도 40℃는 기기를 사용하는 주위의 최대 예상온도입니다. 여름철에 주위온도가 60도까지 올라간다면 그 기기의 온도상승 한도는 80도입니다. 해서 현재 주위온도 0도이고 기기온도가 80도라면 여름철 기기온도는 140도 이상 올라간다는 것입니다. 반대로 여름철 최대 주위온도가 20도라면 F종기기의 온도상승 한도는 120도가 되는 것입니다. 즉 기기의 주위온도를 낮게 운전을 하면 그만큼 부하를 더 사용 할 수 있다는 것과 같습니다.

Q. 전동기에 의한 팬을 구동하고 있습니다. 전동기는 380V 10마력이고 2,400rpm정도 입니다. 사용 조건상 그리고 시험장비 감속기 등의 사용없이 전동기의 속도를 사변해서 사용하고 있습니다. 인버터를 이해해서 고속운전, 저속운전으로... 고속시는 50Hz, 2,000rpm으로 운전하며 저속시엔 15Hz, 600rpm으로 운전되며 고속운전시간은 25분 저속운전시간은 20분입니다. 

사우나 기계실이라 온도가 30도에 가깝습니다. 운전을 3일 정도 하고 있는데요. 전동기에 저속운전시 소음이 나면서 코일카바에 열이 나고 있습니다. R, S, T 각 상의 전류를 체크하면 2% 정도의 차이가 발생하고 있는데요.

왜 전류의 차이가 생기는지 모르겠습니다? 그리고 인버터에 대하여 얄팍하게 아는 상식은 30Hz 미만으로 오래 동작되면 안 좋다는 정도를 알면서도 시간상 그리고 시험장비라 그냥 쓰고 있는데요. 인버터에 열나는 걸 우려해서 신선한 외부 공기를 전기판넬로 공급하고 있습니다. 그래서 괜찮지 않을까? 라고 생각하고 있는데요.

전동기에 소음과 열나는 것에 대해선 전혀 생각하지 못했던 상황입니다. 어떻게 이해를 하고 대처를 해야 할까요?

A. 2,400rpm 모터라면 당연히 그렇습니다. 모터 타입도 인버터형 모터 그냥 범용 모터 이 두 단계로 나뉘어집니다. 보통 범용 모터의 경우 정격대에서 사용하게끔 설계가 되므로 저속 영역에서는 효율성이 떨어집니다.

모터 효율이 떨어진다는 것은 그만큼 기계적인 손실이 많다는것을 뜻하고 이는 모터를 저속영역에서 구동시에 발열형상이 상대적으로 많게됩니다.

보통 인버터 연동 사용 시 10~60Hz(상기 모터 적용 240~2,400rpm) 영역에서 사용하게끔 권장하고 있습니다. 그 밑의 영역으로 구동 시에 위에 말한 효율이 떨어지는 현상이 심하게 되고, 심한 경우 데드밴드 동작안 하게 되는 현상도 발생됩니다. 보통 이 영역은 6Hz 미만입니다. 그래서 이 저속영역을 보강하기 위해서 인버터형 모터가 나오게 된거구요

저속으로 운전 시 당연 열이 올라가는데, 그 이유는 팬속도도 저속으로 돌기 때문에 열을 못 식히기 때문입니다. 이 두 가지 문제로 그러한 현상이 발생하는 듯 싶습니다. 그리고 열발생문제는 선풍기나 이런 걸로 따로 열을 식히면 되구요 절연등급이 얼마인지 모르겠는데 F클래스 등급 기준 모터 외함 온도가 100도 이하일경우 큰 문제가 되지 않습니다. 다만 수명이 줄뿐이죠.

Q. Fan Motor를 장시간 (2~3년) 오결선으로 사용을 했는데 이상이 없습니다. 380/220V 와이델타 Drive 쿨링 팬인데, 380전원에 델타 결선을 해서 사용해왔습니다. 

처음 입사 후에 드라이브 보드가 고장이 나서 그런가 보다 하고 선임들이 차단기를 따로 설치해서 팬을 사용해왔습니다. 그리고 2~3년 이 지난 지금 우연이 결선상태를 확인해 보니 오결선 이더군요. 상식적으로 Motor가 이상이 있을거라 생각을 하는데 왜 이상 없이 사용이 되고 있는지 선임에게 물어보니, 정확한 이유보다는 팬자체가 열을 바로바로 시켜줄 수 있어서 그럴수도 있지 않을까? 하고 대답을 해주시던데 아직 정확한 이유를 모르겠습니다 . 

즉 와이 결선으로 사용해야 하는 팬모터를 델타로 사용했는데 이상 없이 돌아가는 이유가 무엇일까요?

A. 먼저 어떻게 될 거라 생각을 하시는지? 기본에서 전압이 √3배 커져서 출력이 커진 상태가 되겠네요. 그러면 부하가 일정하다면 어떻게 될까요. 출력에 따른 전류가 1/√3으로 줄어들겠지요. 여기에서 생각해야 할 여러 가지가 숨어 있습니다. Motor Coil은 저항과 인덕턴스가 병렬로 존재하는 것과 같습니다. 기동이 완료하기 전에는 2차가 단락이 되어 정격의 6~7배 정도전류가 Motor가 갖는 병렬 Z에 의하여 흐릅니다. 결국 전압에 비례하여 전류가 흐른다는 예기이지요. 기동 시는 전압이 √3배 커지면 전류도 √3배 커져서 전력은 3배로 소모 열을 발생하지요. 기동 시 이때 대부분 소손이 됩니다. 기동이 되고 나면 토르크가 커져 슬립에 의한 유도 전력이 줄어들고 전류는 줄어듭니다만 Coil이 갖는 고유저항에 의한 전류는 √3배가 더 커져 서로 상반 된다고 볼 수 있습니다. 여기에서 줄어드는 전류와 커지는 전류가 변수입니다.

이것을 이해하려면 Y-델타 기동 시 전압을 낮추어 기동하는 것을 이해하셔야 됩니다. 소손이 안 된 이유는 기동시간이 그다지 길지 않았고 운전 시 전류가 적어져서 소손이 안된 것으로 추정합니다. 운전시 A를 측정해 보세요. 아마 Motor가 소손 되지 않았다면 전류가 정격전류보다도 훨씬 적었을것입니다. 이것은 어디까지나 낚시꾼의 추정입니다.

Q. 저는 Plant 전기 설계를 하고 있습니다. 이번에 Single Line Diagram을 작업하고 있는데 Breaker Size 를 구해야 합니다. 예를 들어 메인 부스가 3PH, 3W, 440V, 60Hz, 2,000A 라하고 Motor 용량이 30kW 일때 AF 와 AT 를 구하고 싶습니다. 어떻게 구하는지 알려주시면 감사하겠습니다.

A. 메인 부스 3PH, 3W, 440V, 60Hz, 2,000A는  30kW보다 충분한 용량이 되므로 Motor관련 차단기선정만 생각을 하면 됩니다. 차단기에서 중요한 요소는 차단정격전류용량과 정격전류입니다. 차단정격전류용량은 부하에서 단락사고가 발생할 때 차단기에 흐를 수 있는 최대허용 전류값입니다. 단락전류 계산은 단락 시 Z를 알아야하고 V에서 그것을 나누어야 합니다. V/Z = I입니다. 단락 시 Z는 변압기의 Z와 선로의 Z(차단기 2차 단락점)를 합한 것입니다. 해서 차단정격전류가 단락전류보다는 무조건 커야 합니다. 정격전류(AT)는 30kW Motor의 정격전류×3배이어야 합니다. 차단기 AF는 Frame 전류로 설치장소 등의 Space 등을 고려하여 선정합니다.

Q. 1. UVR: 부족전압계전기, 세팅값 이하로 전압이 떨어졌을 때 단락되어서 회로를 재구성한다고 합니다. EOCR은 어떤 기능인가요? 명칭은 어떻게 되나요? 

2. OCR: 과전류 계전기, 관전류를 차단해서 회로를 차단하는 기능입니다. OVR 어떤 기능을 하죠?

3. PT・CT도 전압과 전류가 허용치 이상으로 흐를 때 차단해서 기기를 보호하는 기능을 하는 건데 이런 설명으로 보면 UVR이나 OCR과 같은 기능을 하는거 같은데 PT, CT는 MOF에 흐르는 전류 전압에 관해서 동작하는 기능을 하는 건가요?

인터넷이나 자료 찾아보면 UVR과 EOCR이 같고 OCR과 OVR이 같은 기능을 하는거 같아서 명칭도 같던데 똑같나요? 아니면 잘못된 건지

4. 그리고 수배전실에서 정전이 되면 UVR이 트립이 되어서 메인VCB가동 → 발전기측 ACB가 가동이 되고 발전기가 동작이 된다는 것이 맞나요? 

A. 1. UVR(Under Voltage Relay): 부족전압 계전기는 전압이 세팅치 이하로 떨어졌을때 동작하여 (접점을 연결함, 스위치를 온 하는 것과 같음) 차단기를 차단할 수도 있고 뭐 다른 것 경보를 한다든가 그렇지요. 유도형 UVR 을 설명하면 시계 유사(스프링) 같은 것으로 원판을 접점쪽으로 힘을 가하여 놓고 전압코일에 세팅치 보다 높은 전압이 걸릴 땐 스프링 힘을 이겨 원판이 그대로 있어 접점이 이루어지지 않지만 전압이 낮거나 무전압이 되면 스프링 힘에 의해서 원판이 회전을 하여 접접을 닫지요.

EOCR: 이것이 나오기 전에는 그냥 OCR이라고 해서 모터 같은 것의 과전류 보호 계전기로, 원리를 설명하면 도선에 전류가 흐르면 열이 나지요. 이 열을 바이메탈에 전달하여 휘어지는 것을 이용하여 접접을 오픈시켜 차단하는 것이었는데, 조금 더 발전을 하여 전자식 과부하리레이(Electronic Over Current Relay) 라고 하지요. 앞에 설명한 리레이를 열동형 과부하리레이라 하면 이것은 전자식 과부하 리에이라 하지요. 원리를 간단히 설명하면 일단 부하에 흐르는 전류를 CT를 통해서 검출하여 이 전류의 양을 전자회로 (머 TR, 콤파레이타)등으로 비교하여 세팅치 이상이 되면 작동이 되도록 하였다.

2. OCR: (Over Current Relay) 과전류 계전기는 유도형 과전류 계전기를 설명하면 유사(스프링)의 방향이 1 번설명과 반대로 힘을 가하고 있다가 계전기의 전류코일에 어느 이상의 전류가 흐르면 스프링의 힘을 이겨 접점을 닫지요.

OVR: 은 (Over Voltage Relay)로서 계전기의 전압코일에 세팅 전압보다 높은 전압이 걸리면 스프링의 힘을 이겨 원판의 회전을 하여 접점을 닫지요.

3. PT・CT(Potential Transformer. Current Transformer)로서 몇백암페어가 흐르는 전기선을 배전반에 가져올 수 없지 않아요? 그리고 높은 고압 특고압을 배전반에 가져올 수 없잖아요? 그래서 CT는 2차 전류가 5A, PT는 2차전압이 110V 되게 한 변압기라 생각하면 됩니다. 이 전압 혹은 전류를 1번 2번에서 설명한 계전기의 전류코일 혹은 전압코일에 인가하여 과전압, 부족전압, 과전류를 측정하지요.

4. 정전이 되면 UVR동작 VCD차단 후 발전기 가동 후  발전기 ACB투입 아마 이렇게 되지요. 

Q. 초보 설계자입니다. 기존 안정기에 점등할 때, 위이잉 이런 소리가 납니다. 왜 이럴까 생각을 하지만 답을 모르겠어요. 부품이나 진동에 의한 소리일까요? 확실히 소리는 안정기에서 나는 건데 노이즈 필터가 문제일까요? 기본적인 안정기 테스트는 뭐가 있을까요?

A. 문제는 안정기가 전자식이 아니라, 기계식(자기식)안정기 이기 때문입니다. 기계식 안정기는 전자식과 달라 규소강판이 성층으로 이루어져 있어 철손실, 히스테리시스손실이 발생하게 됩니다. 철심에 코일이 감겨져 있어, 전류가 흐르게 되면 코일에 자계가 발생하여 손실이 발생하게 됩니다. 이렇게 되면 자속밀도도 상승하게 되죠! 그리하여 처음 점등 시에는 전류를 많이 사용하진 않지만 전자식 안정기에 비하여, 장시간 사용 시에는 전기사용량이 전자식안정기보다 많아지게 됩니다. 하지만 이와 달리 전자식안정기는 첫 점등 시에만 전기사용량이 많을 뿐 차츰 전류가 안정화되어 기계식안정기보다 효율이 높습니다. 

점등 시에 노이즈가 발생하여, 민감한 분은 신경이 많이 쓰일 수도 있습니다. 요즘에는 전자식 안정기 사용으로 이러한 문제점을 많이 줄었습니다. 전자식안정기를 사용하시면 이러한 문제점을 고칠 수 있습니다.

Q. 플레밍의 왼손법칙과 오른손 법칙 수많은 글을 읽어도 같은 말이라서 단지 외워질 뿐, 실제로 어떻게 이용을 하는 건지 모르겠네요. 실제 전동기 회전자의 회전축, 코일, 고정자와 왼손법칙의 힘의 방향, 자속의 방향, 전류의 방향 전동기가 왼손법칙의 원리라는데 실제 전동기를 보고도 왼손법칙으로 힘의 방향을 어떻게 매치하는지 잘 모르겠네요.

A. 엄지손가락은 힘이고 검지손가락은 자속이고 중지손가락은 전류에 해당합니다. 먼저 Motor에 전원이 들어가면 Motor Coil에 전류가 흐르면서 고정자에 자극이 생깁니다. 자극이 있으면 자력(흡인력)이 생깁니다. 자극은 R.S.T가 1초에 60Hz로 회전위상을 갖습니다. 그러면 R.S.T가 회전하면서 자력(흡인력)에 의하여 회전자를 돌려주는 것이 되고 그렇게 회전하는 것이 아라고의 원판 원리입니다.

그리고 N극에서 S극으로 자속이 흐르는데 그 자속(검지 방향)속에 도체를 놓으면 도체(회전자의 단락 편)에 전압이 유도되고 이때 흐르는 전류가 중지손가락 방향이 됩니다. 이 전류에 의하여 자속이 생깁니다. 그 자속은 주자속과 합하여지면서 한쪽은 증자되고 한쪽은 감자되어 힘(엄지손가락)이 회전방향으로 증가되는 역할을 합니다.