열동계전기(Thermal Overload Relay)에 대하여

안녕하세요? 오늘은 열동형 과부하 계전기(Thermal Overload Relay, THR)에 대해서 말씀드리겠습니다. 열동형 과부하 계전기는 모터를 과부하로부터 보호하기 위해 전자접촉기에 붙여서 사용하는 계전기입니다. 

1. 열동계전기(THR) 외형

열동계전기의 전류설정은 과부하가 걸렸을 때 트립되는 전류치를 설정합니다. 지금것은 정격전류의 1.2배정도로 세팅이 되어 있습니다. Test/Reset버튼은 1회 누르면 b접점이 열리고 a접점이 닫히게 됩니다. 즉 고의적인 트립이되게 되어 있습니다. 

다시한번 Test/Reset버튼을 누르면 원상복구가 됩니다. 보통 이 버튼은 모터가 동작 중일때는 작동하지 않게 설계되어 있는 것들이 많습니다. 자동수동전환은 트립시에 자동으로 복귀되느냐? 아니면 운전원이 직접 Reset를 눌러서 복구시키느냐를 설정하는 것입니다. 

2. 열동계전기(THR) a접점, b접점

출처: LS산전

열동계전기 a접점은 위그림에서 95,98 이고 b접점은 95,96입니다. 일단 b접점은 MC의 코일부분에 연결되어 있어서 만약 열동계전기가 동작하면 b접점이 열리고 MC코일쪽으로 흐르는 전류가 차단되면서 MC주접점이 열리게 됩니다. 또한 열동계전기 a접점은 Trip 경고등과 연결이 되어 있어 트립이 발생하면 a접점이 닫히고 경고등이 켜지게 됩니다. 이것이 가장 기초적인 열동계전기의 동작 시퀀스입니다. 

3. 열동계전기(THR) 작동 원리

출처:https://www.springercontrols.com/

열동계전기는 과부하나 단락 등으로 인한 과전류 발생시 모터를 보호하기 위해 있는 것입니다. 열동계전기 내부에는 위와 같이 바이메탈이 들어 있습니다. 두 금속간에는 열팽창계수가 달라서 동일한 열이 전달되어도 늘어나는 길이가 다릅니다. 따라서 열을 받을 수록 바이메탈은 오른쪽 그림처럼 휘어지게 되어 있습니다 .이것이 열동계전기의 접점을 작동시키는 원리입니다. 

출처: https://electrical-engineering-portal.com/

좀더 이해하기 쉽게 위의 그림을 가져왔습니다. A의 바이메탈이 열에 의해 오른쪽으로 휘어지게 되면 B의 트립슬라이드를 밀게되고 D의 접촉레버가 왼쪽으로 이동하면서 NC(b접점)은 떨어지고 NO(a접점)은 붙게 됩니다.     

4. 다양한 Type의 열동계전기(THR)와 세팅방법

위 사진은 LS산전의 열동계전기입니다. 여기서 R.C는 Rated Current의 약자로 정상운전전류를 설정하는 것입니다. 먼저 이 버튼을 오른쪽으로 최대로 돌린 후에 모터를 기동시킵니다. 그리고 반시계 방향으로 서서히 돌려서 과전류표시등(O.L)이 점멸되는 시점까지 돌려줍니다. O.L이 점멸되는 것을 보면(이 부분이 모터의 실부하 전류값임) 멈춘 후에 다시 천천히 오른쪽으로 돌려서 O.L이 완전히 소등될 때 멈춰줍니다. 예를 들어 과전류 표시등이 점멸되는 때 전류가 20A라면 설정전류는 20×1.1=22A정도로 설정해 줍니다. 

이 열동계전기에서 동작시간은 정격전류의 600%인 지점이 기준입니다. 즉 위에서 설정한 정상운전전류의 600%인 지점에서 트립이 되게 되는데 이때의 시간을 설정해주는 것입니다. 기동시간이 만약 10초라고 한다면 11~12초 정도로 설정해 줍니다. 만약 기동시간이 10초인데 10초로 설정하면 기동할 때 트립이 될 여지가 많습니다. 

출처: LS산전

이 열동계전기는 버튼이 조금더 늘어났습니다. 여기서 가운데 있는 RC는 방금 전 설명드린 열동계전기의 세팅방법과 동일합니다. 여기서는 TIME이 2개가 있습니다. 한개는 D-TIME인데 Delay Time으로 모터 기동시 발생하는 과전류에 대해서 얼마만큼의 시간동안 대기해 줄 것인지 설정하는 것입니다. O-TIME은 Operating time으로 기동 중 과전류가 흐르기 시작할 때부터 트립이 될 때까지의 시간을 말합니다. 요약하면 D-Time인 기동 중 과전류 트립시간, O-Time은 기동 후 과전류 트립시간을 말하는 것입니다. 일반적으로 D-Time은 3~5초, O-Time은 4~6초 정도로 설정하여 사용합니다. 

5. 모터가 갑자기 트립되어 작동하지 않을 때

모터가 갑자기 트립되어 작동하지 않을 경우가 있습니다. 이럴 경우 열동계전기에 대한 지식이 없으면 굉장히 당황하게 됩니다. 모터가 트립되는 현상은 특별한 원인이 없다면 열동계전기가 원인일 확률이 굉장히 높습니다. 모터가 처음 동작할 때 발생되는 과부하를 열동계전기의 Setting 값이 받쳐주지 못할 경우 이런 일이 발생합니다. 

이럴 때 MCC 판넬을 열어보면 위 사진처럼 열동 계전기의 O.L LED에 불이 들어와 있을 것입니다. 이럴 경우 Reset을 눌러주면 O.L LED불이 꺼집니다. 그리고 다시 가동을 시켜주면 됩니다. 계속적으로 트립이 발생할 경우에는 열동계전기 RC와 Time Setting값을 조금 더 여유롭게 조정해 줍니다. 그래도 트립이 계속 발생하면 기계적으로 문제가 있을 확률이 높습니다. 

오늘은 열동계전기에 대해서 말씀드렸습니다. 오늘의 글은 어제 올린 전자접촉기와 같이 읽어보시면 더 이해하시는데 도움이 될 것 같습니다. (전자접촉기(Magnetic Contactor)에 대하여) 위에서 설명드린 열동계전기 외에 다양한 제품들이 나와 있어 그런 것들은 제조사의 설명서를 참조하시는 것이 좋겠습니다. 오늘도 긴 글 읽어주셔서 감사합니다.