소프트 스타터 캐비닛

중국의 선도적인 제조업체인 Csivei가 제공하는 소프트 스타터 캐비닛에는 3상 소프트 스타터 장치(정격 7.5~800kW, 380~690V), 유입 회로 차단기 또는 퓨즈 차단기, 내장 바이패스 접촉기, 모터 과부하 계전기 및 제어 변압기가 포함되어 있습니다. 프로그래밍 가능한 전류 제한, 전압 램프 시간 및 초기 토크와 같은 시작 특성은 디지털 키패드 또는 HMI를 통해 설정됩니다. 옵션 기능에는 수격 현상을 방지하기 위한 펌프 시스템용 소프트 스톱 램프가 포함됩니다. 보호에는 단락, 과부하, 위상 손실, 저전압/과전압 및 사이리스터 과열이 포함됩니다. Modbus RTU를 통한 표준 통신을 통해 플랜트 DCS 또는 SCADA에 연결할 수 있습니다. 옵션인 Profibus, Profinet 또는 Ethernet/IP를 사용할 수 있습니다. 플로어 스탠딩 인클로저는 IP42~IP55 등급의 분말 코팅 마감 처리된 아연 도금 강철로 제작되어 실내 전기실 및 먼지가 많은 산업 환경에 적합합니다.

제품 응용

고정 속도로 작동하지만 구동 장비와 전기 네트워크를 보호하기 위해 부드러운 시동이 필요한 모터의 경우 소프트 스타터 캐비닛은 직접 온라인 또는 스타-델타 스타터에 대한 유지 관리가 덜 필요한 소형 대안을 제공합니다.

물 및 폐수 펌프장

원수 취수, 부스터 및 이송 펌프는 소프트 스타트의 이점을 활용하여 파이프라인의 수격 현상을 제거하고 펌프 임펠러 및 커플링의 기계적 마모를 줄입니다. 내장된 소프트 스톱 기능은 체크 밸브 슬램과 압력 서지를 더욱 완화시킵니다. 정상 상태 작동 중 바이패스 작동은 환기가 제한된 펌프장에서도 캐비닛 열 발생을 최소화합니다.

HVAC 팬 및 압축기 시스템

상업용 건물의 냉각기, 냉각탑 팬 및 대형 공기 조화 장치 모터는 조명 깜박임 및 변형 발생기 제어를 유발하는 높은 시동 전류를 끌어올 수 있습니다. 소프트 스타터 캐비닛은 돌입 전류를 최대 부하의 3~4배로 제한하여 전압 강하를 방지합니다. 바이패스 접촉기는 지속적인 사이리스터 손실을 제거하여 건물의 긴 작동 시간 동안 시스템 에너지 효율성을 유지합니다.

광업 및 채석장 컨베이어 및 분쇄기

벨트 컨베이어 및 암석 분쇄기는 충격 부하로부터 기어박스, 벨트 스플라이스 및 커플링을 보호하기 위해 시동 중에 부드러운 토크 적용이 필요합니다. 소프트 스타터의 조정 가능한 킥 스타트 기능은 램핑 전에 짧은 고토크 펄스를 제공하여 완전 부하 벨트의 이탈 마찰을 극복합니다. 모터가 작동하면 바이패스 접촉기가 먼지가 많고 온도가 높은 환경에서도 시원하고 에너지 효율적인 작동을 보장합니다.

산업용 압축기 및 교반기

제조 공장의 스크류 및 왕복동 압축기는 화학 공정의 믹서 및 교반기와 함께 부하가 걸린 상태에서 시작되며 부드러운 가속이 필요합니다. 소프트 스타터는 베어링과 베인 마모를 가속화하는 갑작스러운 토크 과도 현상을 제거하고, 바이패스 작동은 장기간 연속 작동 중에 사이리스터 손실이 없도록 보장합니다.

농업 관개 및 깊은 우물 펌프

깊은 우물 수중 펌프와 원격 지역의 대형 스프링클러 시스템은 소프트 스타터를 사용하여 펌프 샤프트와 우물 케이싱을 시작 토크로부터 보호합니다. 감소된 돌입 전류로 인해 더 작은 발전기가 더 큰 펌프를 시동할 수 있으므로 캐비닛은 발전기 공급 장치와 호환됩니다. 우회 작동은 관개 시즌 동안 연료 소비를 줄입니다.

기술 심층 분석

소프트 스타터 캐비닛은 산업용 고정 속도 모터 제어에 최적화된 사전 배선된 단일 엔클로저에 전체 모터 및 회로 보호 기능을 갖춘 사이리스터 기반 소프트 스타터를 통합합니다.

사이리스터 기반 전압 램핑

소프트 스타터는 위상당 한 쌍씩 6개의 역병렬 실리콘 제어 정류기(SCR)를 제어하여 모터 전압을 조정 가능한 초기 토크 수준(일반적으로 공칭의 30~60%)에서 사용자가 설정한 램프 시간(0.5~60초) 동안 최대 전압까지 부드럽게 증가시킵니다. 램프업 중에 전류는 정의된 전부하 전류의 배수(일반적으로 3~5x)로 제한되어 변압기 또는 발전기의 과부하를 방지합니다. 모터가 동기 속도에 도달하면 내부 알고리즘이 전류 강하를 감지하고 바이패스 접촉기에 닫으라는 신호를 보내 모터를 주 전원에 직접 연결합니다. 이는 SCR에서 전류를 분류하여 전도 손실과 열 발생을 제거합니다.

우회 운전 및 연속 운전

시동 후 모든 모터 전류는 연속 사용 등급인 기계식 바이패스 접촉기를 통해 흐릅니다. SCR은 게이트 오프 상태로 유지되므로 소프트스타터는 열 상승에 아무런 영향을 미치지 않습니다. 이는 고정 속도 애플리케이션에서 VFD에 비해 중요한 이점입니다. 캐비닛은 시원하게 작동하고 최소한의 환기가 필요합니다. 소프트 스톱을 선택하면 셧다운 시 바이패스가 열리고 SCR이 다시 작동하여 전압을 점진적으로 낮추어 워터 해머를 방지합니다.

모터 및 회로 보호

캐비닛은 열 자기 회로 차단기와 위상 손실 및 전류 불균형 감지 기능이 있는 전자 과부하 계전기를 통해 완벽한 모터 보호 기능을 제공합니다. 단락 보호는 SCR 무결성을 유지하기 위해 조정됩니다. 추가 보호에는 다음이 포함됩니다.

● 저전압/과전압 보호, 전압 이상으로 인해 모터가 손상되기 전에 차단

● 경보 및 트립 단계를 갖춘 사이리스터 과열 감지

●  위상 역전 및 위상 손실 감지

●  릴레이를 통한 실속 및 회전자 잠김 보호

외부 안전 인터록(예: 비상 정지, 진동 스위치)은 전용 단자를 통해 제어 회로에 연결됩니다.

제어 인터페이스 및 통신

시동 장치의 LCD 디스플레이가 있는 디지털 키패드는 로컬 매개변수 설정, 시작/중지 제어 및 모터 전류, 전압 및 오류 코드를 포함한 상태 표시를 제공합니다. 더 큰 캐비닛을 위해 도어 장착형 HMI를 통합할 수 있습니다. 표준 RS485 Modbus RTU를 사용하면 원격 시작/중지, 매개변수 다운로드 및 DCS 또는 SCADA에 대한 경보 보고가 가능합니다. 까다로운 플랜트 네트워크의 경우 Profibus DP, Profinet 또는 이더넷/IP 게이트웨이를 사용할 수 있습니다.

인클로저 및 열 관리

플로어 스탠딩 캐비닛은 비바람에 견디는 파우더 코팅 마감 처리된 두꺼운 아연 도금 강판으로 구성됩니다. 사이리스터 열은 몇 초 동안의 시작 및 정지 램프 동안에만 생성되므로 자연 대류 냉각은 실내 캐비닛에 충분한 경우가 많습니다. 고전력 장치 또는 대기 온도가 높은 환경의 경우 자동 온도 조절 기능을 갖춘 필터링된 강제 공기 팬이 제공됩니다. 표준 보호 등급은 IP42~IP54입니다. 먼지가 많거나 실외 위치에서는 더 높은 등급을 사용할 수 있습니다.

규정 준수 및 테스트

각 캐비닛은 전원 회로 절연 저항 측정, SCR 점화 회로 검증, 바이패스 접촉기 작동, 프로그래밍된 모든 시작/중지 프로필 및 보호 기능의 기능 테스트를 포함한 공장 승인 테스트를 거칩니다. 어셈블리는 IEC 61439-1/2에 따라 설계 및 테스트되었으며, 모든 제어 회로는 해당 잡음 내성 표준에 따라 테스트되었습니다.

자주 묻는 질문

Q1: 언제 VFD 또는 DOL 스타터 대신 소프트스타터 캐비닛을 선택해야 합니까?

부드러운 모터 가속과 돌입 전류 감소가 필요하지만 지속적인 속도 변화가 필요하지 않은 경우 소프트 스타터를 선택하십시오. 소프트 스타터는 VFD보다 더 간단하고, 더 적은 열을 발생시키고, 비용이 적게 들고, 더 컴팩트합니다. DOL과 비교하여 전류 서지 및 기계적 충격을 제거합니다. 스타-델타와 비교하여 이 제품은 완전히 조정 가능한 시동 매개변수를 제공하고 펌프 시스템을 소프트 스톱할 수 있습니다.

Q2: 캐비닛은 어떤 모터 크기를 수용할 수 있습니까?

표준 캐비닛은 400V(3상)에서 7.5kW ~ 800kW의 모터용으로 구성되며 더 큰 모터에는 690V 정격을 사용할 수 있습니다. 소프트 스타터, 바이패스 접촉기 및 회로 차단기를 귀하의 모터 명판 전류에 맞춰드립니다. 더 높은 전력을 위한 맞춤형 구성이 가능합니다.

Q3: 소프트스타터 캐비닛은 다중 모터 시동을 지원합니까?

예, 순차적 배열에서는 단일 소프트 스타터가 각각 자체 출력 접촉기를 사용하여 여러 모터를 차례로 시작할 수 있습니다. 첫 번째 모터가 최고 속도에 도달하고 바이패스한 후 소프트스타터가 모터에서 분리되고 두 번째 모터에 연결되는 식으로 계속됩니다. 이는 비슷한 크기의 여러 펌프 또는 팬이 스테이션을 공유할 때 비용을 절감합니다. 그러나 모든 모터의 시작 매개변수는 동일하거나 유사해야 합니다.

Q4: 모터가 작동하는 동안 소프트스타터가 고장나면 어떻게 됩니까?

모터가 최대 속도로 작동하고 바이패스 접촉기가 닫히면 모터는 주전원 공급 장치에서 직접 작동됩니다. 소프트스타터의 제어 보드에 오류가 발생하거나 SCR이 손상된 경우에도 모터는 영향을 받지 않고 계속 작동합니다. 오류는 다음 시작 시도에만 영향을 미칩니다. 이러한 고유한 안전 장치는 운영상의 주요 이점입니다.

Q5: 소프트 스타트 램프는 얼마나 걸리며 조정이 가능한가요?

전압 램프 시간은 일반적으로 0.5~60초로 완전히 조정 가능하며 필요한 경우 더 연장할 수 있습니다. 초기 시동 전압(킥 스타트)도 조정 가능합니다. 최적의 램프는 모터와 부하에 의해 결정됩니다. 기계적 충격을 제거할 만큼 길고, 시동 중 사이리스터 가열을 제한할 만큼 짧습니다.

Q6: 소프트스타터는 빈번한 시동을 처리할 수 있습니까?

소프트스타터는 시간당 특정 시동 횟수로 평가됩니다(일반적으로 최대 10회 고강도 시동). 이 정격은 시작 전류 설정, 램프 시간 및 모터 크기에 따라 달라집니다. 시작이 매우 빈번한 애플리케이션(예: 인덱싱 컨베이어)의 경우 VFD가 더 적합할 수 있습니다. 적절한 크기를 결정하려면 듀티 사이클에 대해 문의하십시오.

Q7: 캐비닛에는 어떤 유지 관리가 필요합니까?

정기적인 유지 관리는 최소한입니다. 연간 전원 단자 육안 점검, 환기 필터 청소(장착된 경우), 바이패스 접촉기 기능 점검이 필요합니다. SCR에는 움직이는 부품이 없으며 마모되지 않습니다. 바이패스 접촉기는 서비스 가능한 주요 구성요소로, 기계적 수명은 일반적으로 100만 회 작동(수년에 해당)을 초과합니다.

Q8: 소프트스타터는 주전원 공급 장치에 고조파를 생성합니까?

사이리스터 소프트 스타터는 짧은 시작 및 소프트 정지 램프 동안에만 고조파 전류를 생성합니다. 정상 상태 바이패스 작동 중에 모터는 정현파 전류를 소비하므로 고조파가 생성되지 않습니다. 이는 필터링하지 않으면 지속적인 고조파를 생성할 수 있는 AC 드라이브보다 그리드 친화적입니다.

지역 급수 네트워크 - 20개 펌프장에 대한 소프트 스타터 개조

배경

동유럽의 한 지역 수자원 당국은 20개의 원격 부스터 펌프장 네트워크를 관리했는데, 각 펌프장에는 37~132kW 범위의 기존 직입식(DOL) 펌프 2~4대가 설치되어 있었습니다. 이 충전소는 여러 마을에 물을 분배하는 데 매우 중요했지만 반복되는 문제로 인해 수용할 수 없는 운영 비용과 서비스 중단이 발생했습니다.

도전

가장 큰 문제는 전기였습니다. 갑작스러운 DOL 시동 전류(최대 부하의 최대 7배)로 인해 약한 농촌 배전선에 심각한 전압 강하가 발생했습니다. 이 트립된 보호 계전기는 인근 변전소에서 작동하여 때때로 펌프장 자체의 전력을 차단합니다. 당국은 또한 높은 기계적 유지 관리 비용에 직면했습니다. 펌프 시작 및 정지 중 수격 현상으로 인해 파이프 조인트가 자주 파열되고 체크 밸브가 손상되었으며, 갑작스러운 토크 적용으로 인해 펌프 베어링 및 커플링 수명이 단축되었습니다. 스테이션은 무인이고 외딴 지역에 위치했기 때문에 모든 장비는 견고하고 단순해야 하며 원격 오류 보고가 가능해야 했습니다.

왜 소프트스타터 캐비닛을 사용해야 할까요?

당국은 VFD와 소프트스타터를 모두 평가했습니다. VFD는 속도 제어 기능을 제공했지만 과도한 것으로 간주되었습니다. 펌프는 스로틀 밸브가 이미 유량 트리밍을 제공하는 정적 시스템 곡선에 대해 고정 속도로 작동하도록 설계되었습니다. 소프트 스타터 캐비닛은 이상적인 조합을 제공했습니다. 지속적인 드라이브 손실이나 복잡한 냉각을 도입하지 않고도 시동 전류 서지와 워터 해머를 제거합니다.

주요 선택 요소:

●  소프트 스타터의 내부 바이패스 접촉기는 일단 작동하면 모터가 사이리스터 손실 없이 전력을 끌어와 통풍이 되지 않는 펌프실에서 캐비닛 열 발생을 최소화한다는 것을 의미합니다.

●  소프트 스톱 기능은 정지 중에 펌프의 속도를 점진적으로 낮추어 워터 해머를 유발하는 압력 충격을 제거합니다.

●  캐비닛의 간단한 디지털 인터페이스와 RS485 Modbus 연결은 당국의 새로운 SCADA 네트워크에 직접 통합되어 현장 방문 없이 오류 보고가 가능합니다.

●  돌입 전류가 감소한다는 것은 기존 발전기 세트(계통 정전 중에 사용됨)가 문제가 되는 전압 강하 없이 동일한 펌프를 시동하여 효과적인 백업 용량을 확장할 수 있음을 의미합니다.

전개

20개의 표준화된 소프트 스타터 캐비닛(45~160A 등급)을 제작하고 공장 테스트를 거쳐 6개월에 걸쳐 기존 펌프실에 설치했습니다. 각 캐비닛에는 주 회로 차단기, 바이패스 접촉기가 있는 소프트 스타터, 전자 과부하 릴레이, Modbus 통신 및 방수 IP54 인클로저가 포함되어 있습니다. 시운전에는 램프 시간 및 전류 제한에 대한 간단한 매개변수 입력과 단일 Modbus 케이블을 스테이션의 원격 터미널 장치에 연결하는 작업이 포함되었습니다.

결과

●  펌프 시동으로 인한 계통 전압 교란이 제거되었습니다. 개조 이후 더 이상의 변전소 이동은 기록되지 않았습니다.

●  소프트 스타트 및 소프트 스톱 프로파일링을 통해 시작 및 정지 시 수격 현상이 제거되어 첫 해에 파이프 수리가 80% 이상 감소했습니다.

●  펌프 베어링 및 씰 교체는 부드럽고 낮은 토크 시작으로 인해 측정 가능한 감소를 보였습니다.

●  바이패스 설계로 인해 수요가 많은 펌프를 장시간 가동하는 동안에도 전력실이 시원하게 유지되었습니다. 캐비닛 냉각 오류가 발생하지 않았습니다.

●  이제 당국은 SCADA의 각 스테이션에서 실시간 시작/중지 상태, 시작 전류 및 오류 로그를 수신하여 긴급 출동 대신 예측 대응이 가능해졌습니다.

●  1년 후 당국은 프로그램을 10개의 추가 스테이션으로 확장하여 모든 DOL-소프트 개조 프로젝트의 표준으로 소프트 스타터 캐비닛을 채택했습니다.