댄센스 잔류 전류 모니터 SRCMH070IB+로 생산 공장의 잔류 전류 모니터링
오늘날 속도 제어식 3상 모터는 모든 자동화 공정 플랜트 및 상업용 건물에서 표준 요소로 사용되고 있습니다. 고효율 비동기 모터, 특히 영구 자석 모터, EC 모터, 동기 릴럭턴스 모터와 같은 모터 기술은 주파수 변환기를 통한 제어가 필요하며, 많은 모터 유형의 경우 표준 3상 전원 공급 장치를 통한 직접 작동이 더 이상 불가능하기도 합니다.
이러한 발전은 인명, 화재 및 플랜트 보호를 보장하기 위한 수십 년간의 안전 지침과 대조됩니다. 예를 들어, 저전압 설비의 정기 검사는 IEC 60364-6(버전 2.0 2016-04)에 따라 수행해야 합니다. 6.5.1.2항에서는 무엇보다도 각 도체와 PE 보호 전위 사이에 테스트 전압을 인가하는 절연 저항을 점검해야 합니다. 많은 주파수 변환기 제조업체는 자사 장치에서 이 테스트를 명시적으로 금지하고 있습니다. 따라서 이 측정을 위해서는 주파수 변환기를 분리하여 손상을 방지해야 합니다. IEC 60364-6은 또한 6.5.1.2항에서 탈출구를 제시합니다. 이 표준은 다음과 같이 설명합니다:
“회로가 IEC 62020에 따라 RCM에 의해 영구적으로 모니터링되는 경우 … RCM의 기능이 올바른 경우절연 저항을 측정할 필요가 없습니다… 절연 저항을 측정할 필요가 없습니다.”
잔류 전류 모니터링 장치(RCM) 와 관련하여 언급된 IEC 62020은 잔류 전류 모니터가 기존의 절연 저항 측정을 완전히 대체할 수 있는 것으로 인정받기 위해 충족해야 하는 기술적 경계 조건을 설명합니다. 잔류 전류 모니터로 측정된 레벨이 증가하면 설비의 절연에 결함이 있음을 나타낼 수 있습니다. 그러면 공장의 후속 점검 시간을 조정하여 공장의 통제되지 않은 가동 중단과 원치 않는 생산 공정 중단을 방지할 수 있습니다. 기존의 절연 측정과 달리 잔류 전류 모니터링을 통해 시스템을 중단 없이 모니터링하고 절연의 결함을 즉시 감지할 수 있습니다.
따라서 이 절차는 예측 유지보수 솔루션으로 분류할 수 있습니다. 잔류 전류 모니터를 시운전할 때 올바른 작동을 보장하기 위해 몇 가지 경계 조건을 준수해야 하는 경우가 많습니다.
생산 기계에서 주파수 변환기를 사용하기 때문에 대부분의 경우 시스템 관련 누설 전류가 존재하며, 이는 기존의 Residual C전류 보호 D(RCD). 고장 전류는 대부분 높은 저항 성분으로 구성되지만, 시스템 관련 누설 전류는 주로 정전 용량성 전류입니다. 그러나 RCD는 서로 다른 누설 전류를 구분할 수 없습니다. 따라서 모든 누설 전류의 합이 트립 임계값을 초과하면 이미 트립될 수 있습니다. 이는 정상 작동 중에도 가능합니다.
그림에서 볼 수 있듯이 DC에서 최대 수 kHz까지 다양한 주파수 성분이 잔류 전류에서 발생할 수 있습니다. 측정된 잔류 전류를 분석할 때 시스템 관련 잔류 전류는 완벽한 절연에도 불구하고 존재하며 기술적으로 분리할 수 없기 때문에 항상 고려해야 합니다. 또한 인덕턴스(예: 모터)로 인해 스위치 온 프로세스 중에 높은 전류 피크가 생성될 수 있으며, 이로 인해 RCD 및 RCM에서 릴레이 트립이 발생할 수 있습니다.
일반적으로 주파수 구성 요소는 다음과 같이 해석할 수 있습니다.
잔류 전류 모니터를 설치할 때는 실제 시스템 관련 누설 전류를 파악하는 것이 중요합니다. 그래야만 적절한 경고 임계값과 릴레이 트립 임계값을 설정할 수 있습니다.
Danisense의 잔류 전류 모니터(SRCMH070IB+)는 Windows 시스템용으로 특별히 개발된 소프트웨어를 사용하여 USB 소켓을 통해 판독할 수 있습니다. 이 설정을 통해 이제 다양한 로봇 시스템과 속도 제어 전기 모터를 갖춘 생산 기계로 이동합니다. 이 대규모 생산 공장의 정격 전류는 거의 300A에 달하며, 설치된 주파수 변환기로 인해 시스템 관련 누설 전류의 다양한 주파수 구성 요소를 감지할 수 있어야 합니다.
소프트웨어의 사용자 인터페이스는 다음과 같은 개요를 제공합니다.
1000ms의 적분 간격에 걸쳐 290.1mA의 실제 RMS 값이 감지됩니다. 통합 릴레이의 최대 트리거 임계값인 1000mA로 시작하여 FFT 탭을 통해 차동 전류의 신호를 살펴봅니다.
신호는 0.1초의 시간 간격으로 플롯됩니다. 20ms(50Hz에서 하나의 사인파) 간격에 걸쳐 3개의 진동을 감지합니다. 따라서 150Hz의 기본 진동이 신호에서 가장 큰 진폭을 형성합니다. FFT 분석은 우리의 가정을 확인시켜 줍니다.
릴레이는 잔류 전류의 모든 주파수 구성 요소에 동일한 가중치를 부여하지 않으므로 사용자 인터페이스의 릴레이 기능
에 대해 더 작은 실제 RMS 값(210.6mA)을 계산한다는 점에 유의해야 합니다. 이는 IEC 62020에 따른 RCD의 규범적 규정 때문이며, 이는 RCM에도 적용됩니다.
위 그림은 DC와 20kHz 사이의 잔류 전류를 감지할 수 있는 RCD 유형 B+를 보여줍니다. 위 그림에서 보듯이
50~100Hz 사이의 주파수 성분만 릴레이와 관련된 전류 값에 1:1로 포함됩니다. 저주파 및 고주파 성분은 가중치가 약하게 적용됩니다. 고장 전류의 가능성이 가장 큰 50Hz의 주 주파수 범위에서 30mA의 트리핑 값은
입니다. 허용 트리핑 값은 주파수가 증가함에 따라 증가합니다. 이는 주파수 인버터의 고주파 누설 전류가 이미 부분적으로 고려되고 있음을 의미합니다. 이 가중치는 잔류 전류 모니터의 릴레이 출력에도 적용됩니다. 이러한 이유로 릴레이 출력의 관련 파형에서 고주파 전류 성분이 크게 감쇠되고 실제 RMS 값은 기존에 결정된 실제 RMS 값보다 작아집니다.
위 그림은 릴레이 출력과 관련된 신호에서 고주파 성분이 명확하게 감쇠된 것을 보여줍니다.
안정적인 모니터링을 생성하는 동시에 오경보로부터 보호하기 위해 이제 다양한 작동 모드 동안 기계에서 생성되는 잔류 전류의 다양한 값을 살펴봅니다.
이 값은 Danisense 소프트웨어에서 .csv 파일로 생성되었습니다. 동시에 4-20mA DC 출력에 대한 값도 제공됩니다. 이 기계는 이전에 절연 측정을 받은 적이 있습니다. 결함을 찾을 수 없습니다. 1000ms 이상의 적분 간격으로 인해 스위치 켜기 및 끄기 프로세스 중 전류 피크가 평활화되어 TRMS 계산을 통해 명확하게 증가된 값을 인식할 수 없습니다. 차동 전류는 236.5~333.7mA 사이에서 진동합니다. 4-20mA 인터페이스를 통해 이제 PLC 또는 범용 측정 장치에서 두 개의 알람 임계값을 450 또는 550mA로 정의할 수 있습니다. 릴레이 출력은 1000mA로 설정할 수 있습니다. 관련 표준에 따르면 50~100%(500~1000mA) 사이의 트립이 여기에 정의되어 있습니다. 따라서 이러한 매개 변수를 사용하여 시스템을 합리적으로 모니터링해야 합니다.
두 달 동안 오경보를 감지할 수 없었습니다.
또한 통합 간격을 400ms로 줄임으로써 플랜트를 안정적으로 모니터링할 수 있는 유용한 값을 제공했습니다.
RCM의 빠른 시운전을 위해 통합 알고리즘을 통해 차동 전류의 자동 분석을 수행할 수도 있습니다. 이는 작동 터미널의 특정 키 조합으로 수행됩니다.
데이터 센터나 비용 집약적인 생산 시설과 같은 많은 중요 시설에서는 이미 잔류 전류 모니터를 사용하여 제어되지 않은 셧다운을 방지하거나 시간이 많이 소요되는 절연 측정을 절약하고 있습니다. 마찬가지로 잔류 전류 모니터는 화재 위험이 있는 작업 현장에서 잔류 전류 값의 증가에 대한 조기 정보를 제공하기 위해 RCD(300mA)와 병렬로 사용할 수 있습니다.
자세한 내용은 웹사이트에서 확인할 수 있습니다.