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인버터의 제어

개발관리자 — Fri, 29 Sep 2017 10:31:49 +0900

인버터의 제어

1) V/F 제어

- V/F 제어 방식은 가장 보편적으로 적용되는 제어 방식

- 주파수가 가변함에 따라 전압도 비례적으로 가변되어 출력

- 주파수를 변화시킬 때 V/F 비가 일정하면 모터가 발생 시킬 수 있는 토크도 일정하다는 성질을 이용하여주파수를 변화시킬 때 그에 상응하는 전압을 변화시켜 제어

- 경제성, 범용성이 높음

2) Vector 제어

- 벡터제어란 유도전동기의 고정자에 이입되는 전류를 토크분 전류와 자속분 전류로 나누어 제어

- 벡터제어는 전류를 제어할 수 있으며, 속도 제어의 정밀도가 높고 강력한 토크특성을 얻을 수 있음

3) Sensorless Vector 제어

- 센서리스 벡터제어는 벡터제의의 일종으로, 벡터제어에 준하는 제어 성능을 나타냄

- 벡터제어 방식은 속도 검출 센서를 통하여 모터의 실제 속도를 피드백 받아 정밀 속도 제어를 수행

- 센서리스 벡터방식에서는 속도 검출 센서가 없어, 모터의 실제 속도를 피드백 받을 수 없으나, 속도 추정작업을 통하여 실제 속도와 근사한 값을 추정하고 이를 보상하여 벡터제어 방식에 준하는 속도 및 토크제어가 가능

인버터의 동작원리

개발관리자 — Mon, 29 May 2017 15:23:53 +0900

인버터의 동작원리

1) 컨버터부 : 교류를 직류로 변환하는 순변환장치

- 3상 교류 입력의 경우 다이오드 6개를 조합해서 교류전원을 전파 정류하면 그림에 나타낸 것 같은 타이밍으로 다이오드가 도통하여 입력전류 파형도 단상전원의 경우와 같은 모양의 왜곡파 전류로 된다.

2) 돌입전류억제회로 : 돌입전류로 인한 인버터의 소손을 방지하기 위해 사용

- 인버터에 전원투입 시는 평활용 캐패시터를 충전하기 때문에 큰 돌입전류가 흐르는데, 전원을 ON/OFF 할 때 마다 컨버터에 피크전류가 흘러 다이오드의 수명을 단축시켜 결론적으로는 인버터의 수명을 감축시킨다. 돌입전류억제회로는 돌입전류의 피크값을 억제한다.

3) 평활부 : 정류된 직류를 보다 직선적인 직류 형태로 만들기 위해 사용

- 평활 캐패시터는 다이오드로 정류한 정류파형을 맥동분이 작은 직류로 평활한다. 직류전압은 인버터 정지시 최대로, 교류입력전압의 약 √2배로 된다. 인버터 운전시는 출력(토크,회전속도)에 따라서 직류전압은 다소 변동한다.

4) 회생제동부 : 모터에서 발생한 회생에너지를 소비하는 장치

- 모터에서 발생한 회생에너지는 인버터의 직류평활회로로 충전하여 직류전압을 상승시키고 과전압보호회로를 동작하여 인버터의 출력을 차단한다. 인버터의 정지없이 회생에너지를 소비시키기 위해 회생제동장치가 필요하다.

- 그림은 내장형 제동브레이크 회로로서 용향에 따라 내장형과 회장형으로 나뉘어 진다.

5) 인버터부 : 직류를 교류로 변환하는 역변환장치

- IGBT T1~T6를 교대로 ON/OFF하면 U-V, V-W, W-U사이에는 같은 간격의 펄스 파형이 얻어져 모터에는 구형파의 교류 전압이 인가된다. 이렇게 ON/OFF 주기를 바꾸는 것에 의해 모터에는 임의의 주파수가 출력된다.

연동 운전 및 교번 운전

개발관리자 — Thu, 18 May 2017 16:25:16 +0900

1)목적

- 펌프 보호 및 수명 연장, 배관 압력 부스트 업

2) 연동 운전

- 필요 마력보다 작은 마력의 Inverter 2EA로 운전

- ex) 필요 마력(5HP) = 저마력 Inv.(3HP)+ 저마력 Inv.(3HP)

- 설정 압력을 맞추기 위하여 Master, Slave 인버터가 같이 동작

- Master 인버터가 설정된 최대 운전율에 맞게 동작, 부족한 압력을 맞추기 위해 Slave 인버터 같이 동작 : 모터 수명 연장 효과

- 설정 압력 도달 시 Master와 Slave가 토글로 동작

3) 교번 운전

- 정해진 시간만큼 설정된 압력으로 동작

- 설정 시간에 도달하면 교대 (동시에 동작하지는 않음)

- 필요 마력에 맞는 Inv. 각각 사용

- ex) 필요 마력(5HP) = Master Inv. (5HP) = Slave Inv.(5HP)

4) 연동 운전 및 교번 운전 구현

- 위 동작순서에 맞게 연동 및 교번 운전 구현

- Master 인버터가 최대 운전율로 동작, Slave 인버터가 압력을 맞추기 위해 같이 동작

- 압력 값에 도달하면 먼저 동작한 Master 인버터가 정지하고 Slave 인버터 정지

- 압력이 떨어지면 Slave 인버터가 최대 운전율로 동작, Master 인버터가 압력을 맞추기 위해 같이 동작

- 압력 값에 도달하면 먼저 동작한 Slave 인버터가 정지하고 Master 인버터 정지

- 위 동작처럼 Master 인버터와 Slave 인버터가 토글로 동작

인버터의 구성

개발관리자 — Tue, 11 Apr 2017 13:19:11 +0900

인버터의 구성

인버터의 회로구성

인버터 분류

개발관리자 — Fri, 07 Apr 2017 10:29:57 +0900

인버터의 분류

1) 인버터는 주회로 방식으로 나눌 때 전류형 인버터와 전압형 인버터가 있음

- 전류형 : 전류원의 직류에서 교류로 변환하는 방식

- 전압형 : 전압원의 직류에서 교류로 변환하는 방식

2) 출력의 제어방식에 따라 PAM방식과 PWM방식으로 나뉜다.

- PAM (Pulse Amplitude Modulation)

- PWM (Pulse Width Modulation)

전류형 인버터

1) 정의 : 직류회로에 리액터를 사용하여 전류를 일정하게 유지하여 싸이리스터등으로 전류회로를 형성하여 AC를 출력하는 방식. 전원 회생제어가 용이하기 때문에 관성부하의 정역 운전 등에 유리하지만, 고가인 것이 단점

2) 회로도 및 입출력 파형

PAM 전압형 인버터

1) 정의 : 펄스 파고치 변조 인버터이다. 순변환부에 가변의 직류전압을 만들어 인버터 출력전압을 제어. 트랜지스터, 또는 GTO로 직류전압을 스위칭하여 출력주파수를 가변. 고주파(400~3000Hz) 인버터에는 필수 방식. 최근에는 모터의 저소음화 목적으로 사용되지만 모터효율, 시동토크 등에 문제가 있음.

2) 회로도 및 입출력 파형

PWM 전압형 인버터

1) 정의 : 직류회로에 콘덴서를 사용하여 전압을 일정하게 유지하면서 트랜지스터, IGBT, GTO를 사용하여 직류전압을 스위칭하는 방식. PWM은 펄스 폭 변조의 의미로 펄스의 폭을 변화시켜 출력 측의 교류전압을 가변. 효율, 모터의 토크특성이 좋고 무엇보다도 다른 방식에 비해 경제적이기 때문에 범용 인버터는 대부분 이 방식을 취하고 있음.

2) 회로도 및 입출력 파형

인버터란?

개발관리자 — Thu, 30 Mar 2017 11:41:26 +0900

인버터의 정의

(1) 사전적 정의

전기적으로 DC를 AC로 변환하는 역변환 장치

(2) FA용어로서의 정의

상용 전원으로부터 공급된 전력을 입력 받아 자체내에서 전압과 주파수를 가변하여 전동기에 공급함으로써 전동기 속도를 고효율로 이용하게 제어하는 장치

인버터의 사용 목적

(1) 사용 목적

인버터의 사용의 가장 근본적인 목적은 전동기 또는 모터의 속도제어

인버터의 사용의 장점

1) 에너지 절약 : 부하 상태에 따라서 회전 수를 제어함으로써 구동 전력을 절감

2) 제품 품질 향상 : 제조 및 가공에 요구되는 최적의 속도를 실현함으로써 품질 향상

3) 생산성 향상 : 생산 제품에 따른 최적의 라인 속도 구현으로 생산성 향상

4) 유지보수성 향상 : 기계에 무리를 주지 않는 운전으로 기기 수명 연장에 기여

5) 승차감의 향상 : 최적의 속도 제어로 엘리베이터 등 부하의 승차감 향상

6) 환경의 쾌적성 : 공조 등에 있어서 필요 유량에 따라 최적의 환경 실현

7) 저소음화 : 부하에 맞게 회전 수를 낮춰 기계, 바람의 소음을 저감

유도전동기 특성곡선

개발관리자 — Tue, 21 Mar 2017 10:10:49 +0900

유도전동기의 특성곡선

(1) 토크 (Torque)
: 물체에 작용하여 물체를 회전시키는 원인이 되는 물리량. 단위는 N·m 또는 kgf·m를 사용한다.
전동기의 경우는 축이 회전하는 데 힘이 발생하므로 ‘회전운동의 힘 = 토크’ 라 표현한다.

(2) 모터 회전속도
: 모터의 회전속도는 부하토크 외에 극수에 인가한 전원 주파수의 크기에서 결정된다.

(3) 슬립 (Slip)
: 유도전동기의 회전속도는 부하의 경중에 따라 동기속도보다 저하된 속도로 회전하게 되며 동기속
도에 비해 저하된 정도를 슬립이라 한다.
1) 정격토크에서 운전하는 경우 슬립은 통상 3~5% 정도이며, 부하토크가 크게 되면(과부하) 슬립도
크게 되어 모터 전류가 크게 된다.
2) 슬립이 마이너스인 경우는 회전속도가 동기속도 이상인 상태를 말한다.
3) 모터의 명판에 표기된 슬립은 모터의 용량에 해당하는 부하토크가 걸렸을 경우 나오는 속도이며
무부하시에는 이보다 빠르게 된다.

(4) 유도전동기의 특성 곡선
1) 시동토크 : 전동기가 기동할 때 발생하는 토크
2) 최소토크 : 기동 시 나타나는 최소값의 토크
3) 최대 토크 : 동기속도의 80~90%에서 발생
4) 일치점 : 정격속도에서의 토크로 정격토크라고도 함.

전동기 원리

개발관리자 — Wed, 22 Feb 2017 20:02:54 +0900

(1) 전동기의 정의

전류가 흐르는 도체가 자기장 속에서 받는 힘을 이용하여 전기에너지를 역학적 에너지로 바꾸는 기기.

일반적으로 모터(Motor)를 말한다. 전원의 종류에 따라 직류전동기와 교류전동기로 분류되며, 교류전동기

는 다시 3상 교류용과 단상교류용으로 구분된다. 오늘날에는 3상 교류용 전동기를 주로 사용하고 있다.

(2) 전동기의 원리

- 앙페르의 오른 나사 법칙

전류에 의해서 생기는 자계의 방향을 찾아내기 위한 법칙

전선에 흐르는 전류의 주위에는 동심원상의 자계가 생기고 전류를 오른 나사의 진행방향으로 흘리면 자

계는 나사가 도는 방향으로 생기게 되며, 원형코일에서 전류를 오른 나사가 도는 방향으로 흘리면 자계는

나가가 진행하는 방향으로 발생한다는 법칙

- 회전자계 발생

전기각으로 120도 떨어져 있는 3상 권선에 3상 전류를 흘려주면 공극에 일정 크기와 일정 속도의 회전자

계가 발생

각 상 권선에 형성된 자속의 합성자속 : 인가된 전원이 교류이면 합성자속은 일정 방향으로 회전

임의의 두 권선의 방향을 바꾸면 합성 자속의 회전 방향은 바꾸기 전의 역방향이 됨

- 회전자에 유도기전력 및 전류 발생

자극의 회전을 방해하려는 방향으로 기전력이 발생하여 전류가 흐른다 (플레밍의 오른손 법칙)

- 회전자 회전

회전자계에 의한 유도기전력과 전류, 자속의 방향에 의해 회전력 발생 (플레밍의 왼손 법칙)

- 아라고의 원판

아라고의 원판에서 자속을 회전시키면 자계가 회전하는 회전자계와 같은 효과가 발생한다

펌프형식 선정

개발관리자 — Wed, 15 Feb 2017 10:43:13 +0900

펌프의 형식선정
펌프의 형식은 유량과 필요 운전양정에 의해 결정된다.

1. 성능
(1) 양정변화가 큰 경우
펌프의 운전 중에 양정이 크게 변할 때는 양정곡선이 실양정 변화에 대해 유량변화가 적은 사류, 축류펌프가 적합하다. 그 이유는 가능한 변화를 적게 하면서 양정을 변화시키기 위해서는 유량-양정 곡선의 기울기가 가파른 펌프 형식이 유리하다.
(2) 유량변화가 큰 경우
펌프운전 중에 수요량이 변화하여 유량이 크게 변화할 때에는 양정곡선의 경사가 완만하여 유량변동에 대하여 양정변화가 적은 원심펌프가 적합하다. 그 이유는 양정은 가능한 변화를 적게 하면서 유량을 변화시키기 위해서는 유량-양정곡선의 기울기가 완만한 펌프형식이 유리하기 때문이다.

2. 입지조건
펌프장이 협소할 때에는 횡축 펌프보다는 입축 펌프나 수중펌프가 유리하다.
펌프장이 침수의 우려가 있을 때에는 횡축보다 입축펌프나 수중펌프가 유리하다.
펌프장 소음이 문제가 되는 시가지 등에서는 음원이 되는 펌프를 지하에 설치함이 효과적이므로 입축펌프가 적합하다.

3. 경제성
동일 규격으로 캐비테이션 문제가 없으면 펌프 회전수를 빠르게 하면 펌프는 소형경량이 되어 값이 싸게 된다. 따라서 캐비테이션 문제가 거의 없는 입축펌프는 횡축에 비하여 회전수를 빠르게 할 수 있지만 경제성에 대하여는 모터, 건물, 부대설비 등도 포함하여 검토가 필요하다. 일반적으로 펌프부분만 비교했을 때는 입축펌프가 비싸진다.

NPSH(유효흡입수두)

개발관리자 — Tue, 31 Jan 2017 15:57:29 +0900

NPSH(Net Positive Suction Head)
유효흡인수두(NPSH = Net Positive Suction Head)는 펌프가 캐비테이션 발생 없이 안전하게 운전될 수 있는가를 나타내는 척도이다. NPSH는 NPSHa와 NPSHr의 서로 다른 두 가지 개념으로 나누어지며, 수두(m) 혹은 압력(bar)으로 표시된다.

NPSHa(Available NPSH): 유효흡입수두
배관시스템의 설계에 의해 결정되고, 펌프의 설치위치, 흡입관경, 흡입배관 길이, 이송액체의 종류 및 온도 등에 의하여 결정된다. 안전한 펌프 운전을 위해 필요흡입수두(NPSHr)보다 최소한 1.2~1.3배 정도 크게 유지되도록 시스템을 구성한다.

NPSHr(Required NPSH): 필요흡입수두
펌프의 설계에 의해 결정되고, 펌프 자체에서 발생하는 손실 수두라고 이해하면 무리가 없다. 펌프의 제작시 펌프 고유의 특성에 의해 결정된다. 이를 구하는 계산식도 있으나 캐비테이션 실험을 통하여 구하는 것이 정확하며 펌프 제조사는 그 값을 펌프 데이터의 하나로 제공한다.

[NPSH의 계산]
펌프보다 아래쪽의 물을 흡입하는 경우,
Pa = 수면에 작용하는 대기압
Hs = 흡수면에서 펌프 임펠러까지 높이
Hf = 흡입배관의 손실 수두
Pv = 이송 액체의 포화증기압

예를 들면,
Pa = 10.332m
Hs = 3m
Hf = 0.5m
Pv = 0.23m (20℃ 물)

NPSHa = Pa – Hs – Hf – Pv = 10.322 – 3 – 0.5 – 0.25 = 6.602m
여기에 30%의 마진을 준다면 6.602/1.3 = 5.078m.
(즉 NPSHr 이 5m 이하인 펌프를 사용해야 캐비테이션

심정펌프 시스템 개요(2)

개발관리자 — Wed, 11 Jan 2017 09:44:51 +0900

스마트 판넬 사용 심정펌프 시스템 개요(2)

펌프 동작 원리(2)

개발관리자 — Tue, 03 Jan 2017 18:24:34 +0900

펌프 압상 원리

펌프란 외부로부터 에너지를 받아 압력에 이겨 유체를 뽑아내고(진공펌프),
또는 밀어내는 기계(가압펌프)로서 수도 사업장에서는 주로 낮은 곳에 있는 유체를
임펠러 또는 피스톤 등을 이용하여 유체에 압력과 속도를 주어 관 속으로 유동시켜 높은 곳으로 양수하는데 사용된다.
펌프 중에서 수도 사업장에서 가장 많이 사용되는 대표적인 펌프는 양흡입 원심 볼류트 펌프이다.
원심펌프는 펌프 케이싱 내에 4~8매의 깃(vane 또는 blade)이 달린 임펠러가 펌프 축에 고정되어 있어서 펌프 축이 회전할 때 임펠러에 발생하는 원심력에 의하여 물은 임펠러의 중심으로 흡입되어 흐르면서 압력에너지, 속도에너지를 얻게 된다.

압력센서

개발관리자 — Thu, 22 Dec 2016 19:01:42 +0900

1. 압력의 분류
- 절대압 : 절대압 측정은 진공을 기준으로 상대적인 값을 측정
- 게이지압 : 게이지압은 주변 기압(대기압 760mmHg)에 대한 상대적인 값을 측정
- 차압 : 차압은 게이지압과 유사하지만, 주변 기압을 기준으로 상대적인 값을 측정하는 것이 아니라 특정 기준 전압을 기준으로 측정

2. 압력센서

- 감압
압력을 받아 변위 또는 변형이 일어나도록 설계. 압력을 기계적 운동(변위)으로 변환하는 소자
다이어프램(Diaphragm) : 평판과 주름진 것이 있으며 압력이 가해지면 변형된다. (재질:금속,실리콘)

- 변환
기계적 운동(변위)을 전기적 신호로 변환
- 신호조정
전기적 신호를 증폭하거나 필터링하여 조정

3. 스트레인 게이지 압력센서

압력(p)이 인가되면 다이어프램이 변형을 일으키고, 이 변형은 스트레인 게이지에 의해서 저항 변화로 변환되어, 결국 전기신호로 출력
- 감압 탄성체로 주변이 고정된 원형의 금속 다이어프램

- 스트레인 게이지 : 금속 박 게이지는 접착제를 사용해 다이어프램에 부착 / 금속박막게이지는 박막기술을 사용해 다이어프램에 직접형성

심정펌프 시스템 개요(1)

개발관리자 — Tue, 13 Dec 2016 10:05:17 +0900

심정펌프 시스템 개요(1)

• 심정용 펌프 기동 제어용 시스템(판넬) 사용

우물수위 및 고가수조의 수위를 판단하여 펌프 운전

제어용 판넬 사용 시 우물의 물 수위와 탱크의 수위를 감지하여 자동으로 펌프를 ON/OFF

밀폐형 난방시스템

개발관리자 — Tue, 06 Dec 2016 20:57:45 +0900

밀폐형 난방시스템은 보일러로부터 만들어진 난방수가 배관라인을 따라 순환되면서 열을 공급하는 시스템으로 중앙난방, 지역난방아파트 등에 사용되어 진다. 밀폐형 난방시스템은 순환 펌프, 압력유지용 팽창탱크, 열을 소비하는 난방기기, 제어시스템으로 이루어져있다.

순환 펌프는 배관라인에 저항이 많아 충분한 난방수가 순환되지 않기 때문에 이것을 강제적으로 순환을 시켜주는 역할을 한다.

팽창탱크는 탱크 내부에 있는 상부층에 공기를 만들어 이러한 탄력을 이용하여 압력을 유지 또는 제어를 할 수 있도록 도움을 주고 있다.

난방기기는 열을 소비하여 주변 온도를 높여주는 장치이며 이러한 기구들은 히터, 보일러, 순간온수기, 라디에이터 등이 있다.

제어시스템은 여러 부분에서 사용이 되어지는데 온도조절장치, 펌프제어장치, 압력제어장치 등이 사용되어 진다.