모터 스타터란 무엇입니까? 모터 스타터의 종류 및 모터 시동 방법

모터 스타터 유형 및 모터 시동 기술

모터 스타터란 무엇입니까?

모터 스타터는 모터를 안전하게 시작 및 정지하는 데 사용되는 전기 장치입니다. 모터 스타터는 릴레이와 유사하게 전원을 ON/OFF하고 릴레이와 달리 저전압 및 과전류 보호 기능도 제공합니다.

모터 스타터의 주요 기능은 다음과 같습니다.

모터를 안전하게 시동하려면
모터를 안전하게 정지시키려면
모터의 방향을 반대로 하려면
저전압 및 과전류로부터 모터를 보호합니다.

모터 스타터는 함께 작동하여 모터를 제어하고 보호하는 두 가지 주요 구성요소로 구성됩니다.

전기 접촉기 :접촉기의 목적은 접촉단자를 만들거나 끊어서 모터에 공급되는 전원을 ON/OFF 하는 것입니다.
과부하 보호 회로 :이 회로의 목적은 과부하 상태로 인한 잠재적인 손상으로부터 모터를 보호하는 것입니다. 회전자를 통과하는 큰 전류는 권선과 전원에 연결된 다른 기기를 손상시킬 수 있습니다. 전류를 감지하고 전원 공급 장치를 차단합니다.

모터가 있는 스타터가 필요한 이유는 무엇입니까?

유도 모터를 시동하려면 모터 스타터가 필수적입니다. 로터 임피던스가 낮기 때문입니다. 회전자 임피던스는 회전자와 고정자 사이의 상대 속도인 유도 전동기의 슬립에 따라 달라집니다. 임피던스는 슬립에 반비례합니다.

유도 전동기의 슬립은 최대, 즉 정지(정지 위치)에서 1이므로 임피던스가 최소이며 돌입 전류라고 하는 엄청난 양의 전류를 소비합니다. 높은 돌입 전류는 회 전자 권선에서 EMF를 유도하는 회 전자와 고정자 사이의 공극을 자화합니다. 이 EMF는 자기장을 생성하여 회전자에 토크를 생성하는 회전자 권선에 전류를 생성합니다. 회전자 속도가 증가함에 따라 모터의 슬립이 감소하고 모터에 의해 소비되는 전류가 감소합니다.

높은 돌입 전류는 정상 정격 전체 부하 전류의 5-8배입니다. 따라서 이러한 양의 전류는 모터 권선을 손상시키거나 태워 기계를 무용지물로 만들 수 있으며 공급 라인의 전압을 크게 저하시켜 동일한 라인에 연결된 다른 기기를 손상시킬 수 있습니다.

대량의 전류로부터 모터를 보호하기 위해 시동 시 짧은 시간 동안 초기 전류를 제한하는 스타터를 사용하고 모터가 일정 속도에 도달하면 , 모터에 대한 정상적인 전원 공급이 재개됩니다. 또한 정상 작동 중 저전압 및 과전류와 같은 오류 조건에 대한 보호 기능을 제공합니다.

1마력 미만의 소형 모터는 임피던스가 높고 초기 전류를 견딜 수 있으므로 이러한 모터 스타터가 필요하지 않지만 제공되는 과전류 보호 시스템이 필요합니다. DOL(직접 온라인) 스타터에 의해. 위의 설명은 모터와 함께 설치하기 위해 스타터가 필요한 이유를 보여줍니다.

모터 스타터의 작동 원리

스타터는 수동 또는 자동으로 모터를 전환하는 데 사용되는 제어 장치입니다. 전기모터의 접점을 만들거나 끊어서 안전한 ON/OFF 제어에 사용합니다.

수동 스타터는 수동 레버가 ON 또는 OFF 위치로 수동으로 작동되는(접점 위치 이동) 소형 모터에 사용됩니다. 이러한 종류의 시동기의 단점은 전원 프레일러 후에 스위치를 켜야 한다는 것입니다. 즉, 각(ON 또는 OFF) 작업에 대해 수동 제어가 필요합니다. 때때로, 이 작업은 모터를 태울 수 있는 모터 권선에 높은 전류를 흐르게 할 수 있습니다. 이것이 자동 스타터와 같이 보호 기능이 있는 다른 대체 모터 스타터가 사용되는 대부분의 경우 권장되지 않는 이유입니다.

한편, 전기 기계식 릴레이와 접촉기로 구성된 자동 스타터는 모터 ON/OFF 작동을 전환하는 데 사용됩니다. 전류가 접촉기 코일을 통과할 때 전원 공급 장치에 모터 권선을 연결하기 위해 접점을 당기거나 밀어내는 전자기장을 활성화하고 생성합니다.

모터와 스타터에 연결된 시작 및 중지 푸시 버튼은 모터의 ON 및 OFF 작동에 사용할 수 있습니다. 접촉기 코일은 코일의 전원을 차단하는 정지 버튼을 눌러 전원을 차단할 수 있습니다. 이러한 방식으로 접촉기 접점은 스프링 배열로 인해 정상 위치로 뒤로 이동하여 모터를 끕니다. 정전 또는 수동 스위치 오프 작동의 경우 "시작 푸시 버튼"을 눌러 모터를 수동으로 시작할 때까지 모터가 자동으로 시작되지 않습니다. 다음 그림은 DOL 모터 스타터가 ON/OFF 작동을 위해 어떻게 작동하는지 보여줍니다.

시동 방법 및 기술에 따른 모터 스타터 유형

산업에서 유도 전동기를 시동하기 위해 다양한 시동 기술이 사용됩니다. 모터 유형을 논의하기 전에 모터 스타터에 사용되는 몇 가지 기술을 소개합니다.

최대 전압 또는 Across Line Starter

이러한 스타터는 최대 전압을 제공하는 전력선과 모터를 직접 연결합니다. 이러한 스타터를 통해 연결된 모터는 전력선에서 큰 전압 강하를 생성하지 않도록 낮은 전력 정격을 갖습니다. 모터의 정격이 낮고 한 방향으로 작동해야 하는 애플리케이션에 사용됩니다.

전전압 역전 시동기

3상 유도 전동기의 방향은 2상을 교환하여 반전될 수 있습니다. 이러한 스타터는 순방향 및 역방향에 대해 위상이 교환된 2개의 기계적으로 연동된 전자 접촉기를 통합합니다. 모터가 양방향으로 작동해야 하고 접촉기를 사용하여 제어하는 애플리케이션에 사용됩니다.

다속 스타터

AC 모터의 속도를 변경하려면 AC 공급 주파수를 변경하거나 모터의 극 수를 변경해야 합니다(일부 권선을 다시 연결하여). 이러한 유형의 스타터는 해당 애플리케이션을 충족하기 위해 미리 선택된 몇 가지 속도로 모터를 작동합니다.

저전압 스타터

가장 일반적인 유형의 시동 기술은 모터 시동 시 전압을 낮추어 모터 권선을 손상시키고 큰 강하를 일으킬 수 있는 돌입 전류를 줄이는 것입니다. 전압에서. 이 스타터는 정격 모터에 사용됩니다.

위에서 설명한 기술을 기반으로 산업 분야에서 다음 유형의 모터 스타터가 사용됩니다.

모터 스타터 유형:

위의 모터 시동 방법을 기반으로 다음과 같은 유형의 모터와 그 시동 방법을 장단점과 함께 논의합니다.

직접 온라인 스타터(DOL)
고정자 저항 스타터
로터 저항 또는 슬립 링 모터 스타터
자동 변압기 스타터
스타 델타 스타터
소프트 스타터
가변 주파수 드라이브(VFD)

모터 스타터에는 여러 유형이 있지만 주로 두 가지 유형으로 분류됩니다.

수동 스타터

이 유형의 스타터는 수동으로 작동하며 경험이 필요하지 않습니다. 푸시 버튼은 연결된 모터를 껐다가 켜는 데 사용됩니다. 버튼 뒤에 있는 메커니즘에는 모터를 정지 또는 시작하도록 회로를 차단하거나 만드는 기계식 스위치가 포함됩니다.

또한 과부하 보호 기능도 제공합니다. 그러나 이러한 스타터에는 LVP(저전압 보호)가 없습니다. 즉, 정전 시 회로를 차단하지 않습니다. 전원이 복구되면 모터가 다시 시작되기 때문에 일부 애플리케이션에서는 위험할 수 있습니다. 따라서 저전력 모터에 사용됩니다. DOL(Direct On-Line) 스타터는 과부하 보호 기능을 제공하는 수동 스타터입니다.

마그네틱 스타터

마그네틱 스타터는 가장 일반적인 스타터 유형이며 대부분 고전력 AC 모터에 사용됩니다. 이 스타터는 자기를 사용하여 접점을 끊거나 만드는 릴레이처럼 전자기적으로 작동합니다.

시작을 위한 더 낮고 안전한 전압을 제공하고 저전압 및 과전류에 대한 보호 기능도 포함합니다. 정전 시 마그네틱 스타터가 자동으로 회로를 차단합니다. 수동 스타터와 달리 오퍼레이터를 배제한 자동 및 원격 조작이 포함되어 있습니다.

마그네틱 스타터는 두 개의 회로로 구성됩니다.

전원 회로 이 회로는 모터에 전원을 공급하는 역할을 합니다. 과부하 릴레이를 통해 공급라인에서 모터로 공급되는 전원을 ON/OFF 시키는 전기적 접점으로 구성되어 있습니다.
제어 회로 이 회로는 전원 회로의 접점을 제어하여 모터에 전원을 공급하거나 차단합니다. 전자기 코일은 전기 접점을 당기거나 밀어내기 위해 전원을 공급하거나 전원을 차단합니다. 따라서 마그네틱 스타터에 대한 원격 제어를 제공합니다.

직접 온라인(DOL) 스타터

DOL(Direct Online Starter)은 모터를 전원 공급 장치에 직접 연결하는 가장 간단한 형태의 모터 스타터입니다. 모터와 전원선을 연결하는 전자접촉기와 과전류 보호를 위한 과부하 계전기로 구성되어 있습니다. 모터를 안전하게 시동하기 위한 전압 감소는 없습니다. 따라서 이러한 스타터와 함께 사용되는 모터의 정격은 5hp 미만입니다. 모터를 시작 및 중지하는 두 개의 간단한 푸시 버튼이 있습니다.

시작 버튼을 누르면 접촉기를 함께 당겨 회로를 닫는 코일에 전원이 공급됩니다. 그리고 정지 버튼을 누르면 접촉기 코일의 전원이 차단되고 접점이 떨어져 회로가 차단됩니다. 전원을 켜고 끄는 데 사용되는 스위치는 로터리, 레벨, 플로트 등 모든 유형이 될 수 있습니다.

이 스타터는 안전한 시동 전압을 제공하지 않지만 과부하 릴레이는 과열 및 과전류에 대한 보호 기능을 제공합니다. 과부하 계전기에는 접촉기 코일에 전원을 공급하는 일반적으로 닫힌 접점이 있습니다. 릴레이가 트립되면 접촉기 코일의 전원이 차단되고 회로가 차단됩니다.

DOL Motor Starter의 장점

매우 단순하고 비용 효율적인 디자인입니다.
이해하고 작동하기가 매우 쉽습니다.
높은 시동 전류로 인해 높은 시동 토크를 제공합니다.

DOL Motor Starter의 단점

높은 돌입 전류가 권선을 손상시킬 수 있음
높은 돌입 전류로 인해 전력선에 전압 강하가 발생합니다.
무거운 모터에는 적합하지 않습니다.
모터의 수명을 단축시킬 수 있습니다.

고정자 저항 스타터

고정자 저항 시동기는 RVS(감소 전압 시동기) 기술을 사용하여 모터를 시동합니다. 외부 저항은 3상 유도 전동기의 고정자의 각 상과 직렬로 추가됩니다. 저항의 역할은 고정자에 인가되는 라인 전압을 줄이는 것입니다(이후 초기 전류를 줄이는 것).

초기 가변 저항은 최대 저항을 제공하는 최대 위치에 유지됩니다. 따라서 모터 양단의 전압은 저항 양단의 전압 강하로 인해 최소(안전 수준)입니다. 낮은 고정자 전압은 모터 권선을 손상시킬 수 있는 기동 돌입 전류를 제한합니다. 모터가 속도를 올리면 저항이 감소하고 고정자 위상이 전력선에 직접 연결됩니다.

전류는 전압에 정비례하고 토크는 전류의 제곱에 따라 달라지므로 전압이 2배 감소하면 토크는 4배 감소합니다. 따라서 이러한 스타터를 사용하는 시동 토크는 매우 낮고 유지해야 합니다.

고정자 저항 모터 스타터의 장점

시작 특성에 유연성을 제공합니다.
가변 전압 공급으로 부드러운 가속
스타 또는 델타 연결 모터에 모두 연결할 수 있습니다.

고정자 저항 모터 스타터의 단점

저항으로 전력 소모
전압 감소로 인해 시동 토크가 매우 낮습니다.
대형 모터의 경우 저항이 상당히 비쌉니다.

로터 저항 또는 슬립 링 모터 스타터

이 유형의 모터 시동기는 전전압 모터 시동 기술에서 작동합니다. 슬립 링 모터 스타터라고도 하는 슬립 링 유도 모터에서만 작동합니다.

외부 저항은 슬립 링을 통해 스타 조합으로 로터와 연결됩니다. 이 저항은 회전자 전류를 제한하고 토크를 증가시킵니다. 이는 차례로 시동 고정자 전류를 감소시킵니다. 역률 개선에도 도움이 됩니다.

저항은 모터 시동 중에만 사용되며 모터가 정격 속도에 도달하면 제거됩니다.

로터 저항 모터 스타터의 장점

전체 전압을 사용하여 낮은 시작 전류를 제공합니다.
높은 시동 토크로 인해 모터는 부하 상태에서 시동될 수 있습니다.
이 방법은 역률을 향상시킵니다.
광범위한 속도 제어 제공

로터 저항 모터 스타터의 단점

슬립 링 유도 전동기에서만 작동
로터가 비싸고 무겁습니다.

자동 변압기 스타터

이러한 유형의 모터 스타터는 자동 변압기를 강압 변압기로 사용하여 시동 단계에서 고정자에 인가되는 전압을 줄입니다. 스타 및 델타 연결 모터에 모두 연결할 수 있습니다.

자동 변압기의 2차측은 모터의 각 위상에 연결됩니다. 자동 변압기의 다중 테이핑은 정격 전압의 일부를 제공합니다. 시작하는 동안 릴레이는 시작 위치, 즉 시작을 위해 감소된 전압을 제공하는 탭 지점에 있습니다. 릴레이는 탭 포인트 사이를 전환하여 모터 속도에 따라 전압을 증가시킵니다. 드디어 최대 정격 전압으로 연결됩니다.

다른 전압 감소 기술과 비교하여 특정 시작 전류에 대해 높은 전압을 제공합니다. 더 나은 시동 토크를 제공하는 데 도움이 됩니다.

자동 변압기 스타터의 장점

더 나은 시동 토크를 제공합니다.
부하가 큰 대형 모터를 시동하는 데 사용됩니다.
수동 속도 제어 기능도 제공합니다.
또한 시작 특성에 유연성을 제공합니다.

자동 변압기 스타터의 단점

자동 변압기의 크기가 크기 때문에 이러한 스타터는 너무 많은 공간을 차지합니다.
서킷이 복잡하고 다른 스타터보다 상대적으로 비쌉니다.

스타 델타 스타터

이는 대형 모터 산업에서 사용되는 또 다른 일반적인 시동 방법입니다. 3상 유도 전동기의 권선은 스타와 델타 연결 사이에서 전환되어 모터를 시작합니다.

인덕션 모터를 시작하기 위해 3극 이중 스로우 릴레이를 사용하여 별 모양으로 연결됩니다. 스타 결선의 상전압은 1/√3만큼 감소하고 시동 전류와 시동 토크를 정상 정격 값의 1/3로 감소시킵니다.

모터가 가속되면 타이머 릴레이가 고정자 권선의 스타 연결을 델타 연결로 전환하여 각 권선에 전체 전압을 허용합니다. 모터는 정격 속도로 작동합니다.

스타 델타 스타터의 장점

디자인이 심플하고 저렴합니다
유지보수가 필요하지 않습니다.
낮은 서지 전류를 제공합니다.
대형 인덕션 모터의 시동에 사용됩니다.
긴 가속 시간에 가장 적합합니다.

스타 델타 스타터의 단점

델타 연결 모터에서 작동
더 많은 전선 연결이 있습니다.
유지할 수 없는 낮은 시동 토크를 제공합니다.
시작 특성이 매우 제한적입니다.
별에서 델타로 전환하는 동안 기계적인 저크가 발생합니다.

소프트 스타터

소프트 스타터는 전압 감소 기술도 사용합니다. TRIAC와 같은 반도체 스위치를 사용하여 유도 전동기에 공급되는 시동 전류와 전압을 제어합니다.

위상 제어 TRIAC는 가변 전압을 제공하는 데 사용됩니다. 전압은 TRIAC의 전도 각도 또는 점화 각도를 변경하여 변경됩니다. 전도각은 감소된 전압을 제공하기 위해 최소로 유지됩니다. 전압은 전도각을 증가시켜 점진적으로 증가합니다. 최대 도통 각도에서 전체 라인 전압이 유도 전동기에 인가되고 정격 속도로 작동합니다.

시작 전압, 전류 및 토크의 점진적이고 부드러운 증가를 제공합니다. 따라서 기계적 저크가 없고 부드러운 작동을 제공하여 기계의 수명을 연장합니다.