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압축기 시스템의 전기 설비

Compressors Dimensioning Compressed Air Wiki Compressor Installations

압축기 치수 지정설치에는 구성 부품이 서로 어떤 영향을 주고 어떤 규정 및 조항이 적용되는지에 대한 지식이 있어야 합니다. 다음은 전기 시스템과 관련하여 만족스럽게 작동하는 압축기 설비에 고려해야 할 변수 개요입니다.

압축 설비에는 어떤 유형의 모터가 사용됩니까?

대부분의 경우 3상 농형 유도 모터는 압축기 작동에 사용됩니다. 저전압 모터는 일반적으로 450 – 500kW까지 사용되며 높은 전력을 사용하는 경우 고전압 모터가 가장 적합합니다. 모터 보호 등급은 표준으로 규제합니다. 먼지 및 수압 보호 설계(IP55)가 개방형 모터(IP23)보다 많이 사용되며 정기적인 분해 및 청소가 필요할 수 있습니다. 다른 경우, 기계에 먼지가 쌓이면 과열로 인해 서비스 수명이 단축됩니다. 압축기 패키지 인클로저가 먼지와 수분으로부터 1차 보호 기능을 제공하기 때문에 IP55 이하의 보호 등급도 사용할 수 있습니다. 최대 주변 온도가 40˚C이고 최대 고도가 1000m에서는 일반적으로 팬 냉각식 모터가 사용됩니다. 몇몇 제조업체는 최대 주변 온도가 46°C에서 작동하는 표준 모터를 제공합니다. 더 높은 온도와 고도에서는 출력을 내려야 합니다. 일반적으로 모터는 플랜지 장착형이며 압축기에 직접 연결합니다. 속도는 압축기 유형에 맞추지만 실제로는 각각의 속도가 3,000rpm인 2극 또는 4극 모터에만 적용됩니다. 모터의 정격 출력도 1,500rpm에서 결정됩니다.

전기, 전원 플러그
모터의 정격 출력도 압축기로 결정하며 가능한 한 압축기 요구 사항에 근접해야 합니다. 치수가 초과되어 지정된 모터는 가격이 비싸고, 불필요하게 높은 시동 전류를 요구하며, 더 큰 퓨즈가 필요하고, 역률이 낮고, 효율이 다소 떨어집니다. 설비에 비해 너무 작은 모터는 얼마 지나지 않아 모터 과부하로 인해 고장이 날 위험이 있습니다.

시동 방법은 모터를 선택할 때 변수로도 포함되어야 합니다. 모터는 스타/델타 시동을 위한 정상 시동 토크의 1/3으로만 가동됩니다. 따라서 모터 및 압축기 토크 곡선을 비교하면 올바른 압축기 시동을 보장하는 데 도움이 됩니다.

세 가지 다른 모터 시동 방법

가장 일반적인 시동 방법은 직접 시동, 스타/델타 시동 및 소프트 시동입니다. 직접 시동은 간단하며 접촉기와 과부하 보호 장치만 필요합니다. 단점은 모터 정격 전류의 6-10배에 이르는 높은 시동 전류와 샤프트와 커플링을 손상할 수 있는 높은 시동 토크입니다. 스타/델타 시동은 시동 전류를 제한하는 데 사용됩니다. 시동기는 세 개의 접촉기, 과부하 보호 장치 및 타이머로 구성되어 있습니다. 모터는 스타 연결로 가동하며 설정 시간 후(속도가 정격 속도의 90%에 도달했을 때), 타이머가 접촉기를 전환시켜 모터를 작동 모드인 델타 연결로 설정합니다. 스타/델타 시동은 직접 시동과 비교하여 시동 전류를 약 1/3 정도 줄입니다. 그러나 동시에 시동 토크도 1/3로 떨어집니다. 상대적으로 느린 시동 토크는 시동 단계에서 모터의 부하가 낮아야 델타 연결로 전환하기 전에 모터가 정격 속도에 도달할 수 있음을 의미합니다. 속도가 너무 느리면 델타 연결로 전환할 때 직접 시동과 같은 큰 전류/토크 피크가 발생합니다. 스타/델타 시동의 대체 시동 방법이 될 수 있는 소프트 시동(또는 점진적 시동)은 기계식 접촉기 대신 반도체(IGBT형 전원 스위치)로 구성된 시동기입니다. 시동은 점진적이며 시동 전류는 정격 전류의 약 3배로 제한됩니다. 직접 시동 및 스타/델타 시동을 위한 시동기는 대부분의 경우 압축기와 통합됩니다. 대형 압축기 설비에서 장치는 공간 요구 사항, 열 개발 및 서비스 접근으로 인해 스위치기어와는 별도로 배치됩니다. 소프트 시동을 위한 시동기는 보통 열 방사로 인해 압축기 옆에 별도로 배치되지만 제공된 냉각 시스템이 올바르게 보호되는 경우 압축기 패키지 내부에 통합될 수 있습니다. 고전압 동력 압축기는 항상 시동 장비가 별도의 전기 캐비닛에 있습니다.

제어 전압

압축기 설비의 전압 제어
대부분 압축기에는 통합 제어 변압기가 장착되어 있으므로 일반적으로 별도의 제어 전압이 압축기에 연결되지 않습니다. 변압기의 기본 끝 부분이 압축기의 전원 공급 장치에 연결됩니다. 이러한 배열을 통해 더욱 안정적으로 작동합니다. 전원 공급 장치에 장애가 발생하면 압축기가 즉시 작동을 중지하고 다시 시작은 수행되지 않습니다. 시동기가 압축기와 떨어져 있는 경우 하나의 내부 공급 제어 전압으로 이 기능을 사용해야 합니다.

단락 보호 장치

케이블 시동 지점의 한쪽에 배치되는 단락 보호 장치는 퓨즈나 회로 차단기를 포함할 수 있습니다. 선택한 솔루션과 관계없이 시스템에 제대로 대응되는 경우 올바른 수준의 보호 기능을 제공합니다. 두 방법 모두에 장단점이 있습니다. 퓨즈는 널리 사용되고 있으며 큰 단락 전류에 회로 차단기보다 더 나은 성능을 제공하지만 완벽하게 절연 차단되지 않으며 작은 장애 전류인 경우 시간이 오래 걸립니다. 회로 차단기는 작은 장애 전류에서 빠르고 완벽한 절연 차단을 수행하지만, 퓨즈에 비해 계획 단계에서 더 많은 작업을 진행해야 합니다. 단락 보호 장치 치수 지정은 예상 부하를 기반으로 하지만 시동 장치의 한계도 고려합니다.

시동기 단락 보호 장치의 경우 IEC(International Electrotechnical Commission) 표준 60947-4-1 유형 1 및 유형 2를 참조하십시오. 유형 1 및 유형 2 선택은 단락이 시동기에 미치는 영향을 기반으로 합니다.

유형 1: "… 단락 상태에서 접촉기나 시동기는 사람 또는 설비를 위험하지 않게 해야 하고 수리 및 교체 부품 없이 추가 서비스에 적합하지 않을 수 있습니다."

유형 2: "… 단락 상태에서 접촉기나 시동기는 사람 또는 설비를 위험하지 않게 해야 하고 향후 사용에 적합해야 합니다. 접촉기의 경용접 위험이 인식되면 제조업체가 정비 조치를 취해야 합니다. …"

케이블

케이블은 표준 규격에 따라 "정상적으로 작동하는 동안 온도가 과도하게 올라가지 않으며 전기 단락으로 인해 열 또는 기계적으로 손상되지 않도록 치수를 지정"해야 합니다. 치수 지정과 케이블 선택은 부하, 허용된 전압 강하, 배선 방법(랙, 벽 등) 및 주변 온도를 기반으로 합니다. 예를 들어 퓨즈를 사용하여 케이블을 보호하고 단락 보호 및 과부하 보호에 모두 사용할 수 있습니다. 모터 작동의 경우 별도의 과부하 보호(일반적으로 시동기에 포함된 모터 보호)뿐만 아니라 단락 보호(예: 퓨즈)에 사용됩니다.

과부하 보호는 부하 전류가 사전 설정 값을 초과했을 때 시동기를 트리핑하고 차단하여 모터와 모터 케이블을 보호합니다. 단락 보호는 시동기, 과부하 보호 및 케이블을 보호합니다. 부하를 고려한 케이블 치수 지정은 IEC 60364-5-52에 설정되어 있습니다. 케이블 및 단락 보호: "트리핑 조건" 치수 지정 시 추가 변수를 염두에 둬야 합니다. 이 조건은 설치 시 설계에 반영되어 설치 도중 어디에서든 단락이 발생하여 빠르고 안전하게 차단할 수 있음을 나타냅니다. 조건의 충족 여부는 특히 단락 보호, 케이블 길이 및 단면으로 파악할 수 있습니다.

과부하 상태인 변환기 단계 보상

전기 모터는 기계적 작업으로 변환될 수 있는 유효 전력뿐만 아니라 모터의 자화에 필요한 무효 전력도 소비합니다. 무효 전력은 케이블과 변압기를 로드합니다. 유효 및 무효 전력 간의 관계는 역률인 cos φ로 결정됩니다. 보통 0.7과 0.9 사이이며 낮은 값은 소형 모터를 나타냅니다.

커패시터를 사용하여 기계가 무효 전력을 직접 발생시킴으로써 역률을 거의 1까지 높일 수 있습니다. 그러므로 주 전원에서 무효 전력을 가져오지 않아도 됩니다. 단계 보상을 벗어나는 이유로 인해 전원 공급업체가 사전에 결정된 수준 이상으로 무효 전력을 충전할 수 있으며 과부하 상태인 변압기와 케이블은 부하를 줄여야 합니다.

아래에서 압축기 시스템 설치 공정에 대해 자세히 알아봅니다.

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