차단기의 정격 전류 선정 방법 (전동기 보호용)

 

KEC가 적용되면서 예전에 사용하던 전동기용 차단기의 정격 전류 표가 더 이상 정확하지 않아 졌습니다. 그래서 여러 엔지니어들이 새로운 정격 전류 선정 방법에 대하여 많이 궁금해하고 어려워하는 것을 보면서 이를 정리해서 좀 더 쉽게 선정 방법을 제시하면 도움이 되겠다고 생각했습니다. 그러나 아래의 내용을 보면 알겠지만 이제는 더 이상 단순하게 표 보고 선정할 수 없게 되었습니다. 각각의 경우에 대하여 별도의 계산이 필요해졌습니다.

 

1. 전동기용 과부하 보호장치의 정격전류 선정

 

1) KEC 규정 검토

보호장치의 규약 동작 배율을 계산하는 그래프가 KEC에서 다음과 같이 보여줍니다.

 

2) 샘플 계산

위의 식에서 Im (전동기 정격전류), β (전동기의 기동배율), δ (보호장치의 규약동작배율)을 알면 필요한 차단기의 정격전류 In을 계산할 수 있습니다. 카페의 질문 중에서 한 가지를 예로 들어서 계산해 보겠습니다.

Motor - 11kW, 전압 380V, 운전 전류 23A, 직입 기동인 경우에 차단기는 몇 암페어를 사용해야 할까요?

전동기의 기동 배율은 11kW의 경우 6.5 배라고 가정하고,

 

기동시간은 PUMP이기 때문에 5초 정도로 보이는데 가산 시간을 3초로 하면 8초가 됩니다.

차단기가 ABS53C 30AT을 사용한다면 이때 규약동작배율을 찾아보면 아래 그래프에서 약 4.3을 확인할 수 있습니다.

 

In = Im x β / δ = 23 x 6.5 / 4.3 = 34.8 A

이 값에 의하면 차단기의 정격은 50A를 선정해야 함을 알 수 있습니다.

 

3) LS ELECTRIC의 차단기 자료

아래의 표에서 11kW 전동기에 대한 차단기의 형식은 ABS 33bM으로 확인됩니다. 그런데 정격차단용량이 5kA 이상이 되면 ABS 53bM으로 변경됩니다. 위의 계산 값과 일치하는 결과를 얻을 수 있습니다. (현재는 b 가 아닌 c Type으로 변경됨)

300x250

2. 전동기 회로의 단락 보호 차단기의 선정 방법

전동기용 차단기를 선정하기 위해서는 단순히 숫자만 보면 안됩니다. 이제부터는 전동기의 동작특성커브도 확인해야 하고 아래 KEC 규정에서 설명하는 것을 정확히 이해해야합니다. 

1) KEC 규정 검토

2) 샘플 계산

Motor - 11kW, 전압 380V, 운전전류 23A, 직입 기동인 경우에 차단기는 몇 암페어를 사용해야 할까요?

전동기의 기동 배율은 11kW의 경우 6.5배라고 가정합니다.

 

여기서 보호장치의 순시차단배율 (δ)은 “제조사의 기술사양서에 명시된 값을 적용하여야 하며, 개략적으로 과전류차단기 정격전류의 8~16배의 값을 갖는다.”라고 "감전 및 과전류보호 설계 방법에 관한 기술지침" 132페이지에 나와 있는데 예전 규정에서 225A 이하는 8을 적용했습니다. 이 부분에 대해서는 추후 좀 더 확실한 값을 찾아볼 생각이나 지금은 이 기준을 적용하겠습니다.

 

In = Ims x k x α / δ = 23 x 6.5 x 1.5 x 1.25 / 8 = 35 A

 

이 기준에서도 50A 차단기가 선정이 되었습니다.

 

3. 최종 차단기 선정은 위의 값 중에서 최댓값을 선정합니다.

 

이번 샘플 계산에서는 50A 차단기로 선정합니다.

 

결론을 정리하면 전동기용 차단기를 선정하기 위해서는 다음의 절차를 따릅니다.

1) 전동기 과부하 보호 장치의 선정 기준에 따른 정격 전류 선정 ( In = Im x β / δ )

2) 전동기 단락보호 차단기의 선정 방법에 따른 정격 전류 선정 ( In = Ims x k x α / δ )

3) 케이블과의 관계에 대하여 검증을 합니다. I2 < 1.45Iz 를 확인합니다.

4) 가장 큰 값을 적용합니다.

 

일반 부하용은 부하전류보다 1.25배 높은 값을 가지는 차단기를 선정하면 되지만 전동기용 차단기는 고려할 사항이 많습니다. 규약동작배율을 고려해야 하고 또한 돌입전류를 고려한 순시차단배율도 확인해야 합니다. 조금 복잡하고 어렵지만 그래도 항상 이런 계산서를 작성해서 근거를 만들어 두는 습관을 가지는 것이 좋습니다. 엔지니어로서 일을 할 때는 항상 근거가 있게 일해야 합니다. 누가 물어봐도 정확한 근거를 제시할 수 있도록 준비해 두는 것이 중요합니다. 포스팅을 쓸 때도 많은 사람들이 근거를 제시하지 않고 어떠한 기준을 제시하는 경우가 많습니다. 저는 그러한 모호함이 없도록 항상 노력하고 있습니다. 이번 포스팅도 전동기 보호용 차단기의 정격을 결정하는 명확한 근거가 되기를 기대합니다.