과부하계전기 선정시 고려사항

과부하 계전기(Overload Relay, OLR)는 주로 전동기(모터) 회로에서 사용되며, 모터가 정격 전류를 초과하는 과부하 상태로 일정 시간 이상 운전될 경우 자동으로 회로를 차단하여 모터의 소손(타버림)을 방지하는 보호 장치입니다. 가장 널리 사용되는 것은 열동형 과부하 계전기(Thermal Overload Relay, THR 또는 TOR)입니다.

주의: 과부하 계전기는 모터의 과부하(Overload)를 보호하는 역할이며, 단락(Short Circuit) 사고 시의 큰 고장 전류는 차단하지 못합니다. 따라서 반드시 전단에 퓨즈나 배선용 차단기(MCCB/MCB)와 같은 단락 보호 장치와 함께 사용해야 합니다.

과부하 계전기 선정 시 고려해야 할 주요 사항은 다음과 같습니다.

1. 전동기 정격 전류 (Full Load Current, FLA) 및 전류 조정 범위:
   • 가장 중요한 선정 기준입니다. 보호하려는 모터 명판(Nameplate)에 표시된 정격 전류(FLA) 값을 확인해야 합니다.
   • 과부하 계전기는 특정 전류 범위를 조정하여 설정할 수 있도록 되어 있습니다 (예: 9~13A, 12~18A). 모터의 FLA 값이 이 조정 범위 내에 포함되는 모델을 선정해야 합니다. 일반적으로 FLA 값이 조정 범위의 중간 정도에 위치하는 것이 좋습니다.
   • 선정 후, 계전기의 전류 설정 다이얼을 **모터의 FLA 값 또는 서비스팩터(Service Factor, SF)를 고려한 값(보통 FLA의 100% ~ 115%, 최대 125% 이내 - 관련 규정 확인 필요)**으로 정확하게 설정해야 합니다.
2. 트립 등급 (동작 계급, Trip Class):
   • 과부하 계전기가 특정 과부하 전류(보통 정격 전류의 6배 또는 7.2배 - 모터 기동(구속) 전류 모의)에서 트립(동작)될 때까지 걸리는 시간을 나타냅니다. 모터의 기동 부하 특성에 맞춰 선정해야 합니다.
     • Class 10: 10초 이내에 트립. 일반적인 표준 모터(가벼운 부하에서 기동)에 가장 널리 사용됩니다.
     • Class 20: 20초 이내에 트립. 관성이 큰 부하(팬, 펌프 등)로 기동 시간이 비교적 긴 모터에 사용됩니다.
     • Class 30: 30초 이내에 트립. 매우 큰 관성 부하로 기동 시간이 매우 긴 특수 모터에 사용됩니다.
   • 잘못된 트립 등급을 선정하면, 정상 기동 중에도 불필요하게 트립되거나(등급이 너무 낮음), 과부하 시 모터가 소손될 때까지 트립되지 않을 수 있습니다(등급이 너무 높음).
3. 결상 보호 기능 유무 (Phase Loss Sensitivity):
   • 3상 모터의 경우, 전원 3상 중 1상이 끊어지는 결상(Single-Phasing)이 발생하면 모터에 과전류가 흘러 소손될 수 있습니다. 결상 보호 기능이 있는 과부하 계전기는 이러한 전류 불균형을 감지하여 일반 과부하보다 더 빠르게 차단시켜 모터를 보호합니다. 3상 모터 보호용으로는 결상 보호 기능이 있는 제품을 사용하는 것이 강력히 권장됩니다.
4. 전자접촉기(MC)와의 호환성 및 설치 방식:
   • 과부하 계전기는 보통 전자접촉기 하단에 직접 부착(직결형)하여 사용합니다. 따라서 사용하려는 전자접촉기 모델과 물리적으로 호환되는 과부하 계전기 모델을 선택해야 합니다.
   • 전자접촉기와 별도로 설치해야 하는 경우(단독 설치형), 별도의 설치용 베이스(어댑터)가 필요할 수 있습니다.
5. 복귀 방식 (Reset Method):
   • 과부하로 트립된 후 복귀시키는 방식입니다.
     • 수동 복귀 (Manual Reset): 트립 후 사람이 직접 리셋 버튼을 눌러야 복귀됩니다. 트립 원인을 확인하고 조치하도록 유도하므로 안전상 권장되는 방식입니다.
     • 자동 복귀 (Automatic Reset): 트립 후 일정 시간이 지나 계전기가 냉각되면 자동으로 복귀됩니다. 접근이 어렵거나 무인 운전 설비에 편리할 수 있으나, 고장의 근본 원인이 해결되지 않은 상태에서 재가동될 위험이 있습니다.
     • 수동/자동 전환이 가능한 제품도 있습니다.
6. 주위 온도 보상 기능 (Ambient Temperature Compensation):
   • 열동형 과부하 계전기는 주위 온도 변화에 따라 트립 특성이 변할 수 있습니다. 온도 보상 기능이 있는 제품은 주변 온도 변화에도 비교적 일정한 보호 성능을 유지합니다. 제어반 내부 온도가 높거나 온도 변화가 심한 환경에서는 이 기능이 중요합니다.
7. 보조 접점 (Auxiliary Contacts):
   • 과부하 계전기가 트립되었을 때 동작하는 접점입니다.
     • NC 접점 (b접점, 95-96번 단자): 평상시에는 닫혀 있다가 트립 시 열립니다. 이 접점을 전자접촉기의 코일 회로에 직렬로 연결하여 트립 시 모터를 정지시킵니다. (필수적)
     • NO 접점 (a접점, 97-98번 단자): 평상시에는 열려 있다가 트립 시 닫힙니다. 트립 경보 램프나 부저를 울리는 신호용으로 사용됩니다.
8. 종류 (Type): 열동형 vs. 전자식
   • 열동형 (Thermal, Bimetallic): 가장 일반적이며, 바이메탈 소자가 전류에 의해 발생하는 열로 휘어지면서 트립됩니다. 비교적 저렴하고 구조가 간단합니다.
   • 전자식 (Electronic, EOCR): 전류 변환기(CT)와 전자회로를 이용합니다. 열동형보다 정밀하고, 전류 조정 범위가 넓으며, 다양한 보호 기능(결상, 역상, 불평형, 구속 등) 및 부가 기능(통신 등)을 내장할 수 있습니다. 일반적으로 가격이 더 높습니다.
9. 규격 및 인증 (Standards and Certifications):
   • 관련 표준(예: IEC 60947-4-1, KS C 4504)에 적합하고 필요한 인증(KC 등)을 받은 제품인지 확인합니다.

 

결론적으로, 과부하 계전기는 모터를 과부하로부터 보호하는 필수적인 장치입니다. 모터의 정격 전류(FLA)를 포함하는 적절한 전류 조정 범위를 가진 모델을 선택하고, 모터의 기동 특성에 맞는 트립 등급을 고려하며, 결상 보호 기능이 있는 제품을 선택하는 것이 중요합니다. 또한, 설정 전류를 모터 명판 값에 맞게 정확히 조정해야만 제대로 된 보호 기능을 수행할 수 있습니다. 항상 제조사의 기술 자료를 참조하여 구체적인 사양과 설정 방법을 확인하는 것이 좋습니다.