17. 유도전동기 기동법 'Soft Starter'

17. 유도전동기 기동법 'Soft Starter'

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1. Soft Starter 기동법을 사용하는 이유
2. 직입기동, Y-△기동, Soft Starter 전압 변화 비교
3. Soft Starter 기동 원리

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1. Soft Starter 기동법을 사용하는 이유

농형유도전동기 기동시에 모터의 정격전압을 바로 공급하게 되면 정격전류에 비해 5~8배의 기동전류가 발생하기 때문에 배전선상의 전압강하가 발생하게 된다. 배전선상의 전압강하로 인해 모터기동이 실패하거나 배전선에 물려있는 다른 기기들에게도 문제를 끼칠 수 있다. 그래서 이런 높은 전압강하가 예상되는 경우 '기동법'을 사용해야 한다.
앞에서 알아보았던 세가지 감전압 기동법 (1)Y-△기동법 (2)리액터 기동법 (3)기동보상기 기동법은 이러한 기동전류를 낮출 수 있게 해줬다. 그러나 기동시에 낮은 전압 공급 후 모터가 정격속도에 도달하면 정격전압을 공급하는 두 단계로 이루어진 스위칭이 이루어진다. 그래서 스위칭 과정에서 충격이 발생할 수 있다.

스위칭 과정에서 발생하는 충격을 줄이기 위해서는 전압조정이 두단계가 아닌 여러 단계로 진행하게 되면 좀 더 부드러운 기동이 가능하다. 이러한 방법이 'Soft Starter'이다.

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2. 직입기동, Y-△기동, Soft Starter 전압 변화

(1) 직입기동(전전압 기동)

직입 기동

직입기동은 전동기 기동시에 정격전압 100% 공급하는 기동이다. 이때 발생하는 기동전류는 정격전류의 5~8배 수준이고, 기동토크는 정격토크의 100~200% 수준이다. 높은 기동전류로 인해 큰 전압강하가 발생할 가능성, 높은 기동토크로 인해 모터에 기계적으로 손상을 줄 가능성이 있다.



(2) Y-△(와이델타) 기동법 (감전압 기동)

와이델타 기동법

와이델타 기동법을 사용하게 되면 기동시의 전압을 정격전압의 1/√3 수준으로 줄일 수 있다. 그러면 기동전류와 기동토크가 1/3으로 감소한다. 전동기가 정격속도에 도달하면 스위칭을 통해 정격전압을 공급하게 된다. 스위칭 과정에서 서지전압이 발생할 가능성이 있다.



(3) Soft Starter 기동

Soft Stater는 기동시의 전압을 30%~70%로 조절 가능하다. 그리고 모터가 정격속도에 도달할 때 까지 전압을 단계적으로 상승시켜서 정격전압까지 상승시키기 때문에 전류와 토크가 부드럽게 증가한다. 또한, 정지시에도 전압을 단계적으로 감소시키기 때문에 부드러운 정지가 가능하다.

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3. Soft Starter 기동 원리

Soft Starter는 사이리스터 소자(SCR)을 통해 가능해진다.
*SCR(Silicon Controlled Rectifier): 실리콘 제어 정류기, 흔히 사이리스터는 SCR을 지칭

사이리스터 소자는 위와 같은 구조로 되어 있다. Gate에 전류를 조절함으로써 전류가 흐를지 말지 결정하게 된다.
Gate에 전류가 흐르지 않을 때는 순방향의 임피던스가 커서 전류가 흐르지 못하다가 Gate로 흐르는 전류가 증가할수록 임피던스가 작아지면서 전류가 흐를 수 있게 된다.


사이리스터 소자는 점호각 조절을 통해 Turn on 시점(전류가 흐를 수 있게 되는 시점)을 정할 수 있다.

turn on 시점 변화에 따라 흐르는 전류 변화

시간에 따라 turn on 시점을 변화시키면서 통해 흐르는 전류양을 조절할 수 있고 이 시점 조절을 통해서 모터를 Start 할 때 점점 전압을 늘려갈 수도 있고, Stop 할 때 전압을 점점 줄여갈 수도 있다.

soft starter 시간 조정

위처럼 Start시의 전압을 30~70%로 조정한 후 정격전압까지 도달할 때까지의 시간을 조절할 수 있고, Stop 하는 동안 전압 감소 시간도 조절할 수 있다.