모터 회로에 사용되는 변압기 중에서 주요한 것은 상용 주파수의 전원용, 시동용 및 회전수 제어용 인버터 회로에 사용되는 인버터 입력 및 인버터 출력 변압기이다.
◆ 상용 주파수의 전원용 변압기 ◆
피더 전압을 모터의 정격 전압으로 변환하는 변압기이다. 대용량 모터에 공급하는 것 이외에는 여러 개의 모터에 일괄하여 변압기를 설치하는 것이 보통이다. 전원용 변압기의 용량은 다음과 같이 구한다.
① 모터 출력〔kW〕(HP는 0.746을 곱한 kW로 환산한다.)을 효율 및 역률로 나누어 입력 kVA를 구한다.
② 변압기가 공급하는 모터 전부의 입력 총계를 구한다.〔kVA〕
③ 수요율 (일반 30%, 반연속 운전 60%, 연속 운전 90%)을 곱하여 변압기 용량 〔kVA〕을 산출한다.
④ 모터 시동시의 시동 전류에 의하여 전압이 90% 이하로 내려 가지 않는 것을 확인한다.
◆ 시동용 변압기 ◆
대용량의 3상 농형 유도 모터나 3상 동기 모터 등을 전 전압으로 시동하면 큰 시동 전류가 흐르게 되어 계통의 전압 강하에 의하여 토크의 저하나 조명의 플리커등의 불량이 생기는 수가 있다. 이것을 피하기 위해 시동 전류를 억제할 목적으로 시동시에만 회로에 들어가는 탭 부가 단권 변압기로서 시동 보상기라고도 한다. 5분, 10분 정격 등 수회의 연속 시동에 견디는 시간 정격으로 하는 것이 보통이다.
시동 가속 후에 전 전압 운전으로 전환할 때에 큰 전류가 흐르는 것을 피하기 위해 변형으로서 일단 단권 변압기의 중성점을 열고 변압기의 일부를 리액터에 사용한 후에 전 전압 운전으로서 전환하는 콘돌퍼 방식이 있다.
그림. 콘돌퍼 방식
◆ 시동용 리액터 ◆
모터 전원 회로에 직렬로 넣어 탭을 전환하여 시동 전류를 제한한다. 가속이 종료되면 리액터는 적당한 개폐기를 설치하여 단락한다.
◆ 인버터 입력 변압기 ◆
모터의 회전수 제어를 인버터로 실행할 때에 상용 주파수의 피더 전압을 인버터의 정격 전압으로 변환하는 변압기이다. 변압기의 용량〔kVA〕은 인버터 출력(모터의 입력) 〔kVA〕을 100% 부하시의 인버터의 입력 역률 (PWM 인버터에서 0.6~0.8 정도)과 효율 (약 0.95)로 나눈 값 〔kVA〕 이상으로 할 필요가 있다. 또한 전원을 투입했을 때 인버터의 직류 평활 회로의 콘덴서에 정격 전류 2~3배 정도의 돌입 전류가 유입된다. 이 때 그에 의한 전압 강하로 인버터가 개방되거나 다른 부하에 영향이 없도록 돌입 전류에 의한 변압기의 전압 강하를 회로 전압의 10% 이하로 억제되도록 변압기의 용량을 선택해야 된다.
이 변압기는 인버터에서 발생하는 고조파 전류의 영향을 받아 이상음 발생. 손실 증가 등을 수반하는 수가 있으므로 그와 같은 때에는 입력 역률의 개선도 겸하여 인버터에 입력 교류 리액터를 설치하고 고조파 성분을 억제하여 전류파형의 개선을 기한다. 또한 인버터는 제 5, 제 7 고조파 성분이 많은 고주파 전류를 발생시키므로 이 부근에 상용 주파수의 역률 개선용으로 콘덴서를 설치하는 것은 위험이 수반된다.
그림. 인버터에 의한 모터의 속도 제어 회로
◆ 인버터 출력 변압기 ◆
인버터의 출력 전압을 모터의 정격 전압으로 변환할 필요가 있을 때 인버터 출력 측에 접속하여 사용하는 변압기이다. 인버터 출력 전압은 펄스상의 PWM (펄스폭 변조 제어) 출력 파형이며, 그 기본파는 속도 제어를 목적으로 한 상용과는 다른 주파수이다.
또한 토크 부스트 조정 (시동 토크를 높이기 위해 저속도 영역에서 전압을 올려 V/ƒ 비를 의식적으로 높이는 것)을 위해 V/ƒ(전압/주파수)를 높게 하는 수가 있으므로 과여자에 의하여 자기 회로가 포화되지 않도록, 또한 인버터와의 조합에 따라서는 권선 절연도 펄스상 파형에 기인하는 연속된 서지에 견디도록 배려된 전용의 변압기를 사용해야 된다.
◆ 모터 소음 저감 리액터 ◆
고조파 성분에 의한 모터의 소음 증가를 억제할 목적으로 설치된다. 기본파 성분의 전압 강하에 의한 토크의 감소에 유의해야 된다.
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