단락 회로 또는 접지 고장으로 인해 언제든지 치명적인 고장을 일으킬 수 있다는 것을 알지 못한 채 과부하로 고통받는 고가치 정밀 모터를 상상해 보십시오. 귀하의 시설은 이러한 위험에 취약합니까? 산업 운영의 "핵심"인 모터는 안전하고 안정적인 성능을 위해 강력한 보호가 필요합니다. 이 기사에서는 2020년 National Electrical Code(NEC)를 기반으로 단일 모터 분기 회로 과전류 보호 설계를 검토하여 모터 고장을 예방하는 데 필요한 필수 지식을 제공합니다.

모터 회로 설계는 산업 운영을 구동하기 위해 전력을 안전하고 효율적으로 전달하는 인체 순환계와 같은 체계적인 엔지니어링 프로세스입니다. 안정적인 모터 성능을 위해서는 완전한 과전류 보호 시스템이 필수적입니다. 일반적인 모터 회로에는 특정 보호 기능을 수행하는 몇 가지 중요한 구성 요소가 포함됩니다.

모터 과부하 보호 장치는 첫 번째 방어선 역할을 합니다. 경계하는 수호자처럼 작동하여 과도한 부하로 인한 손상을 방지하기 위해 모터 작동을 지속적으로 모니터링합니다. NEC 430.31에 따르면 과부하 보호 장치는 다음을 수행해야 합니다.

• 모터 과열 방지: 모터가 정격 용량 이상으로 장기간 작동하면 과도한 열로 인해 절연이 저하되고 권선 고장이 발생할 수 있습니다. 과부하 보호는 열 손상이 발생하기 전에 전원을 차단합니다.
• 회로 도체 보호: 과전류 상태는 분기 회로 배선을 위협합니다. 적절한 과부하 보호는 도체 과열 및 잠재적인 화재 위험을 방지합니다.
• 시동 어려움 해결: 시동 시 모터는 정적 마찰을 극복해야 합니다. 과부하 보호는 시동 전류를 모니터링하고 모터가 정상적으로 시동되지 않으면 전원을 차단하여 고정 로터 상태를 방지합니다.

NEC 430.32(A)(1)은 모터 정격 부하 전류의 115%에서 125% 사이의 과부하 보호 정격을 지정합니다. 어려운 시동 조건 또는 가변 부하의 경우 정격은 130% 또는 140%까지 증가할 수 있습니다(NEC 430.32(C), 430.6(A)(2)).

단락(상간 또는 상-중성선 고장) 및 접지 고장(상-인클로저 고장)은 가장 심각한 전기적 위험을 나타냅니다. 이러한 고장은 장비를 파괴하고 화재 또는 감전 위험을 발생시킬 수 있는 극심한 전류를 생성합니다.

분기 회로 보호 장치는 모터 시동 서지를 견디면서 고장 전류를 신속하게 차단해야 합니다(NEC 430.52). 이러한 장치는 모터 및 인원에 대한 궁극적인 안전 장치 역할을 합니다.

NEC 430.22는 연속 운전 모터의 분기 회로 도체가 모터 정격 부하 전류의 125% 이상인 전류 용량을 가져야 한다고 규정합니다. 10A 모터의 경우 도체는 최소 12.5A를 처리해야 합니다. NEC 표 430.247-250은 적절한 도체 선택을 위한 정격 부하 전류 값을 제공합니다.

NEC는 모터 분기 회로 보호를 위해 네 가지 장치 유형을 허용합니다.

1. 비시간 지연 퓨즈: 빠른 응답이지만 모터 시동 시 오작동이 발생하기 쉽습니다.
2. 이중 요소(시간 지연) 퓨즈: 신뢰할 수 있는 보호를 제공하면서 시동 전류를 견딥니다.
3. 순시 트립 차단기: 중요한 응용 분야를 위한 초고속 작동(조정 가능해야 하며 조합 스타터의 일부여야 함)
4. 역시간 차단기: 보호 속도와 시동 전류 허용 오차의 균형을 맞춘 일반적인 선택

모터 시동 전류는 일반적으로 정격 부하 전류의 6-8배에 이릅니다. NEC 430.52(B)는 보호 장치가 이러한 돌입 전류를 오작동 없이 견뎌야 한다고 규정합니다.

NEC 표 430.52 백분율을 사용하면 최대 장치 정격은 모터 정격 부하 전류에 적절한 백분율을 곱한 값과 같습니다. 예를 들어, 역시간 차단기가 있는 10A 모터의 경우:

10A × 250% = 최대 25A

계산이 표준 정격과 일치하지 않으면 NEC 430.52(C)(1) 예외 No. 1에 따라 다음 상위 표준 값을 선택할 수 있습니다.

시동이 어려운 모터 또는 가변 부하의 경우 NEC 430.52(C)(1) 예외 No. 2 및 430.52(C)(3) 예외 No. 1에 따라 안전을 유지하면서 보호 설정을 조정할 수 있습니다.

참고: 백분율은 Design B 에너지 효율 모터에 적용됩니다.

25hp, 460V, 3상, Design B, 32A 명판 전류 및 1.15 서비스 팩터를 가진 다람쥐 케이지 모터를 고려하십시오.

NEC 표 430.250에서: 34A 정격 부하 전류 × 125% = 최소 43A 도체 전류 용량

명판 전류 32A × 125% = 최대 40A

필요한 경우: 32A × 140% = 44.8A(NEC 430.32(C))

시간 지연 퓨즈:

• 34A × 175% = 59.5A → 60A 표준 선택
• 예외 최대: 34A × 225% = 76.5A → 최종 선택: 70A

역시간 차단기:

• 34A × 250% = 87.5A → 90A 표준 선택
• 예외 최대: 34A × 400% = 136A → 최종 선택: 125A

효과적인 모터 과전류 보호는 NEC 표준에 따라 신중한 설계를 필요로 합니다. 적절한 장치 선택, 정기적인 유지 관리 및 코드 요구 사항 준수는 모터의 신뢰성을 보장하는 동시에 고장 위험을 최소화하고 운영 안전을 향상시킵니다.