역결상계전기는 3상 전원의 상 순서가 바뀌거나(역상), 한 상이 끊어진 상태(결상)를 감지해 모터 운전을 차단하는 보호장치입니다.
1. 역상과 결상이란?
역상(Reverse phase)
정상 상순서가 R-S-T인데 배선이 R-T-S처럼 바뀐 상태입니다.
3상 유도전동기는 세 선 중 아무 두 선만 바뀌어도 회전 방향이 반대로 변합니다.
예를 들어 사료배합기에서 역상이 발생하면:
- 오거가 반대로 회전
- 배출 컨베이어가 역방향 작동
- 유압펌프·냉각팬 역회전
- 스크류가 원료를 밀지 못하고 압축
- 체인·감속기·스크류 파손 가능
즉, 역상계전기는 모터 자체보다도 역회전으로 손상될 기계장치와 작업자를 보호하는 목적이 큽니다. OMRON 기술 설명
결상(Phase loss)
R·S·T 중 한 상이 단선되거나 접촉불량으로 사라진 상태입니다.
주요 원인은 다음과 같습니다.
- 전원 케이블 단선
- 퓨즈 한 상만 단락
- 전자접촉기 접점 한쪽 소손
- 단자 풀림
- 차단기 접촉불량
정지된 모터는 결상 상태에서 기동하지 못하고, 운전 중 결상되면 나머지 두 상의 전류가 증가해 토크 저하와 권선 과열이 발생할 수 있습니다. LS ELECTRIC도 운전 중 결상이 역상전류와 과열을 발생시킬 수 있다고 설명합니다. LS ELECTRIC IMP 자료
2. 작동 원리
계전기가 R·S·T 전압의 위상 관계를 감시합니다.
- R-S-T가 정상 → 내부 출력접점 ON
- R-T-S처럼 순서가 바뀜 → 출력접점 OFF
- 한 상이 사라짐 → 출력접점 OFF
- 제품에 따라 저전압·과전압·전압 불평형도 감시
출력접점으로 모터 전류를 직접 끊는 것은 아닙니다. 출력접점을 전자접촉기(MC) 코일 회로에 직렬로 넣어, 이상 발생 시 MC를 떨어뜨리는 방식입니다.
일반적인 구성은:
3상 전원 → 차단기 → 전자접촉기 → 과부하계전기 → 모터
역결상계전기는 차단기 뒤의 R·S·T를 감시하고, 출력접점은 전자접촉기 코일 회로를 차단합니다.
3. 접점 연결 개념
역결상계전기에는 보통 전환접점이 있습니다.
| 단자 예시 | 의미 |
|---|---|
| 11 | 공통 COM |
| 12 | NC 접점 |
| 14 | NO 접점 |
일반적으로는 정상일 때만 붙는 NO 접점(11-14)을 MC 코일과 직렬 연결합니다.
이렇게 해야 계전기 자체가 고장 나거나 전원이 사라져도 MC가 떨어지는, 이른바 무전압 안전정지 방식을 만들 수 있습니다. 다만 실제 단자번호와 정상 시 접점 상태는 제품마다 다르므로 반드시 해당 제품의 결선도를 따라야 합니다. 슈나이더 RM22 계열도 L1·L2·L3 감시 입력과 전환 출력접점을 사용하는 구조입니다. Schneider RM22TG20 자료
4. 과부하계전기와 차이
| 보호장치 | 감시 대상 | 주요 보호 |
|---|---|---|
| 역결상계전기 | 3상 전압과 상순서 | 역상, 결상 |
| 열동형 과부하계전기 | 모터 전류 | 과부하, 구속 |
| 전자식 모터보호계전기 | 3상 전류·전압 | 과전류, 결상, 역상, 불평형 등 |
| 차단기 | 단락·큰 과전류 | 배선 및 화재 보호 |
따라서 역결상계전기 하나만 설치했다고 해서 모터 과부하 보호까지 해결되는 것은 아닙니다.
최근에는 LS IMP·MMP 같은 전자식 모터보호계전기 하나에 과전류, 결상, 역상, 불평형, 구속 등의 기능을 통합하기도 합니다. LS ELECTRIC MMP
5. 전압형과 전류형의 차이
전압 감시형
R·S·T 선을 연결해 공급전원을 감시합니다.
장점:
- 모터가 정지해 있어도 역상 확인 가능
- 구조가 간단함
- 여러 모터가 공통으로 사용하는 전원의 상순서 확인에 적합
한계:
- 전원은 정상인데 MC 접점이나 모터 케이블 이후에서 한 상이 끊어진 고장은 놓칠 수 있음
전류 감시형 또는 전자식 모터보호계전기
모터로 흐르는 3상 전류를 직접 감시합니다.
장점:
- MC 접점 소손
- 모터 케이블 단선
- 실제 운전 중 결상
- 전류 불평형과 과부하
까지 더 정확하게 검출할 수 있습니다.
사료배합기처럼 부하가 크고 원료 끼임이 발생하는 장비라면 전압형 역결상계전기만 쓰는 것보다 전자식 모터보호계전기를 함께 사용하는 편이 좋습니다.
6. 인버터를 사용하는 경우
인버터가 설치되어 있다면 역결상계전기는 일반적으로 인버터 입력 측 3상 전원을 감시합니다.
3상 전원 → 차단기 → 역결상 감시 → 인버터 → 모터
주의할 점은 인버터 출력 U·V·W가 일반적인 정현파가 아니라 PWM 파형이라는 것입니다. 따라서 일반 전압형 역결상계전기를 인버터 출력에 연결하면:
- 오동작
- 검출 실패
- 계전기 손상
가능성이 있습니다. 제조사가 인버터 출력 사용을 명시적으로 허용하지 않는다면 출력 측에는 연결하지 않는 것이 원칙입니다. 출력 측 모터 보호는 인버터의 결상·과전류·과부하 기능이나 인버터 대응형 모터보호장치를 이용해야 합니다.
7. 설치 후 시험 방법
- R·S·T를 정상 연결하고 전원을 투입합니다.
- 정상 표시등과 출력접점이 동작하는지 확인합니다.
- 전원을 완전히 차단합니다.
- R과 S 등 두 상을 서로 바꿉니다.
- 다시 투입했을 때 MC가 붙지 않는지 확인합니다.
- 원상 복구합니다.
- 제조사가 허용한 시험방법에 따라 결상 검출도 확인합니다.
활선 상태에서 선을 빼거나 바꾸면 안 됩니다. 또한 역상을 시험한다고 실제 배합기 오거를 역회전시키기보다는, MC 코일이 투입되지 않는지만 확인하는 것이 안전합니다.
핵심만 정리하면, 역결상계전기는:
“3상 전원이 올바른 순서로 모두 들어올 때만 모터 운전을 허용하는 전기적 허가장치”
라고 이해하면 가장 정확합니다.
실티 사료배합기의 역결상기 계전기 적용한 제품은
위와 같이 설치되어 사료배합기의 역상 이나 결상을 감지하도록 설치되어 있는데, 가끔 부품의 고장으로 인해서, 역상 결상 감지가 아닌 스스로 부품의 고장을 일으키는 경우가 있어 경우에 따라서, 아래와 같이 긴급 조치를 취하면, 되는데, 우선 전제는 목장내의 다른 3상전기 제품이 정상가동된다는 전제로
아래와 같이 긴급 조치를 취하는 방법이 있습니다.
아래 하단에 있는 전선두개를 한개로 묶어서 사용하는 방법인데, 역상이나 결상인 상태에서 모터의 회전을 방지하여 모터 소손을 방지하는 것이므로, 부품은 필히 교체하시는게 맞습니다.
따라서, 긴급조치로서 사용하는 것으로는 무방하지만 지속적으로 이렇게 쓰시면 모터가 타서 결국 기계사용을 못 할 수 있으므로 이점을 고려해서 AS조치를 받으시기 바랍니다.
2023년 이후의 제품은 조금더 업그레이드해서 OMRON사 제품으로 하고 있습니다. 참고하시어 이해 하시길 바랍니다.
댓글
댓글 쓰기