전동기 사고 및 보호 대책

전동기 사고 및 보호 대책

 

전동기 사고

전동기의 사고는, 과부하·결상·지락·부족 전압의 4항목에 의한 것이 많아, 각각의 이상 상태에 대해서, 보호 계전기를 설치하는 것으로 기기 본체나 전로를 보호하고 있다.

 

전동기의 과부하 보호

유도 전동기의 과부하 운전을 하면 권선이 온도 상승한다. 전기 모터의 회전자가 저항에 의해 구속되면 이것도 과열의 원인이됩니다. 주방 배기용 팬 등, 유지의 오염이 생각되는 전동기의 경우, 유지의 점착력에 의해 회전자가 구속된 경우, 회전에 부하를 주어 이상 발열을 일으킨다.

 

구속 상태 그대로 방치하면, 권선의 온도가 상승해 간다. 온도의 허용 한계를 초과하면 소손이나 절연 열화가 발생하여 기기의 고장을 일으키는 원인이 된다. 전동기에 기대할 수 있는 수명을 만족하지 않게 되어, 발열이 비정상적으로 커지면, 소손하는 것도 생각할 수 있다.

 

전동기의 상위측에 설치하는 배선용 차단기는, 전로가 단락되었을 경우에 보호하기 위한 역할을 가지는 것으로, 시동 전류로 동작하지 않도록 선정한다. 전동기의 과부하에 대해서는 보호할 수 없다.

 

전동기를 보호하기 위해서, 전동기의 1차측 및 배선용 차단기의 2차측에 서멀 릴레이를 설치하여 이상전류에 의한 발열을 검출시켜 전로를 보호할 계획으로 한다.

 

 

 

전동기의 결상 보호

삼상 전원 중 하나 이상의 상이 손실되는 것을 결상이라고 부른다. 3상 전압으로 운전해야 하는 전동기가 단상으로 운전되고 있는 상태이다. 결상의 원인은, 전로의 퓨즈 용단 등이 생각된다. 결상 운전하고 있는 전동기는, 선전류가 √3배가 되기 때문에, 과부하로서 검출되는 것이 보통이다.

 

그러나, 전동기가 경부하 운전을 하고 있는 경우에는, 선 전류의 증가가 검출되지 않고, 결상인 채로 운전을 계속해 버리는 경우가 있다. 전동기의 결상 보호를 위해, 결상을 보호하는 릴레이가 전기 경로에 제공된다. 릴레이에는 3E 릴레이라고 하는, 과부하·결상·역상을 보호할 수 있는 제품도 있어, 보호 계전기를 전로에 편입하는 것으로, 결상에 대해서도 보호된다.

 

항상 전체 부하로 운전되는 부하의 경우, 과부하 보호만으로 결상을 검출할 수 있지만, 보호 대상이 다르기 때문에 완전하지는 않다. 안전을 고려하면, 결상 요소도 보호 대상으로 하고, 설계에 편입해 두면 좋다.

 

전동기의 결상 검출에는, 과전류를 계측하는 방식과, 전압 저하를 검출하는 방식이 있지만, 전류 소자에 의한 검출이 유리하다. 전압 검출 방식에서는, 결상이 발생한 경우라도, 경부하 운전을 계속할 수 있는 경우, 전압이 생각하는 바와 같이 저하하지 않고, 사고 검출하지 않을 가능성이 있다. 전압 방식보다 전류 방식을 선택하는 것이 바람직하다.

 

전동기 결상 보호

전동기의 반상 보호

3상 유도 전동기는 상의 순서가 역전되면 역회전한다. 전동기가 어느 방향으로 회전해도 된다면 지장은 없지만, 그러한 용도는 생각할 수 없고, 배풍기 등에서는, 순방향으로 회전하지 않으면 효율적으로 바람을 보낼 수 없다.

 

전동기가 반대 방향으로 작동했음을 감지하는 보호 요소를 반상 요소라고합니다. 그러나, 건축 설비로서 사용하는 범용 팬은, 일단 설치해 버리면 배선 바꾸기를 하는 것은 드물고, 반상 운전이 발생하는 사고는 통상 생각할 수 없다. 반상 요소를 갖게하는 전동기는, 배선의 분리 재설치를 자주 행하는 이동용 전동기 등, 접속 빈도가 높은 것에 부가하면 좋다.

 

전동기의 누전 보호

전동기의 큰 고장 요소로는 누전이 있습니다. 전동기의 내부 배선이 손상·열화되어 금속 상자에 접촉하는 등 회전 기계에서 발생하는 진동으로 배선이 손상되는 사고는 많다.

 

누전은 전원이 대지와 도통하고 있는 상태이며, 전선이 손상되었을 경우, 상간 단락 사고에 파급될 우려가 있다. 누전이 검출되면 신속하게 개선되어야 한다.

 

큰 전류가 흐르는 완전 지락에 대해서는, 누전 차단기에 의해 전로 차단을 행하는 것이 일반적이지만, 미소한 지락 전류를 검출할 수 있도록, ELR을 마련해 경보 표시를 실시하는 것도 생각 된다.

 

전동기의 부족 전압 보호

전동기에 공급되는 전압이 정격 이하로 떨어지면 전동기에 흐르는 전류값이 증가하여 권선의 이상 과열의 우려가 있다. 전동기에 전원 공급이 끊어지면 전동기가 정지하지만, 복전하면 재기동한다. 점검 작업 등으로 부주의하게 사람이 접근하고 있을 경우, 전동기의 회전 구동부에 접촉하면 위험하기 때문에, 정전을 검출한 순간에 전로를 개방하는 보호도 생각할 수 있다.

 

1E~3E 정지형 모터 릴레이

3E 릴레이에 의한 전로 보호

3E 릴레이란, 3상 전동기의 「시동시, 운전중, 구속에 의한 과부하」 「결상」 「역상」의 3요소를 검출하고, 전자 접촉기를 동작시켜 전동기의 소손 사고를 방지하기 위해 의 계전기이다. 종래에는 유도형의 것이 사용되고 있지만, 최근에는 정지형의 것을 사용하는 경우가 많아지고 있다.

 

유도형 3E 릴레이는, 3조의 전자석이 설치되어 있어, 3상 회전 자계에 회전력을 주는 구조가 된다. 건전시에는 원반은 회전하지 않고, 이상시에 회전한다.

 

과부하 검출에서는, 각 상에 흐르는 전류값이 증가하고, 쿠마취 코일의 회전력이 증가함으로써 디스크가 회전을 개시하고, 과부하 접점을 닫음으로써 사고 검출을 행하고 있다. 과부하 검출에서는, 전동기의 시동 전류로 동작하지 않도록 전동기 시동 시간을 설정함으로써 미스트립을 방지한다.

 

결상 검출에서는, 전동기에 삼상 전원이 아닌 단상 전원이 인가된 상태가 되기 때문에, 삼상 회전 자계에 의한 회전력이 없어져, 원반이 회전하는 것으로 역상·결상 접점이 닫히고, 사고 감지.

 

역상 검출에서는, 3상 회전 자계가 역방향이 되기 때문에, 원반이 기세 좋게 회전하고, 역상·결상 접점이 닫혀, 사고 검출이 된다.