20톤 더블 거더는 크레인 한 대 분량의 부하가 아니라, 하나의 부스바에 걸린 5개 드라이브와 24.1 kW입니다. 모든 드라이브에 5% 리액터를 달아도 부스바는 8% 한도에 맞서 총 수요 왜곡률 18% 근처에 도달합니다. 실제로 무엇이 합산되는지, 그리고 어떤 대책이 어떤 크레인에 속하는지 정리합니다.
20톤 더블 거더는 크레인 한 대 분량의 전기 부하가 아닙니다. 일반적인 카탈로그 항목에는 16 kW 주 호이스트, 2.6 kW 보조 호이스트, 0.55 kW 트롤리 모터 2대, 1.1 kW 주행 모터 4대가 표기됩니다. 합계 24.1 kW가 하나의 부스바에 매달린 5개 드라이브에 나뉘어 있습니다. 이들이 동시에 움직이면 고조파 전류는 변압기에 도달하기도 전에 합산되며, 드라이브 하나만 계산해서는 계량기가 무엇을 읽을지 예측할 수 없습니다.
올해 세 건의 현장을 다녀왔는데, 모두 10년 넘게 싱글 거더 크레인을 써 온 공장에서 새 더블 거더가 문제를 일으킨 사례였습니다. 세 건 모두 크레인 자체에 결함이 있는 것처럼 논의되었습니다. 두 건은 부스바 문제, 한 건은 패널 냉각 문제였고, 크레인 자체가 원인인 사례는 하나도 없었습니다.
더블 거더가 다르게 동작하는 이유는 이 사이트의 싱글 거더 글에서 다루지 않아도 되었던 두 가지로 요약됩니다. 드라이브 수가 더 많고, 16톤을 넘으면 호이스트가 두 대입니다. 호이스트가 두 대라는 것은 정류기가 두 개, 제동 제어 계통이 두 세트, 그리고 컨택터가 엉뚱한 순간에 떨어질 기회가 두 번이라는 뜻입니다. 이어지는 계산은 그 드라이브들이 서로에게 무엇을 하는지에 관한 것입니다.
아래 내용은 모두 출처가 명시된 공개 수치, 표준 조항, 또는 당사가 계산한 숫자입니다. 계산값은 계획 수치(planning figure)로 표기했습니다. 베트남 제철소의 20톤 더블 거더에서 고조파 왜곡을 조사한 공개 자료는 없으며, 있는 척하지 않겠습니다.
구매자가 세는 것보다 많습니다. 10톤 싱글 거더는 호이스트 하나, 트롤리 세트 하나, 주행 모터 두 대입니다. 같은 톤수의 더블 거더는 엔드 캐러지마다 두 대씩 실리므로 주행 모터가 네 대이고, 16톤부터는 경량 양중을 위한 두 번째 호이스트가 추가됩니다. 아래 모터 구성은 5~40톤을 아우르는 표준 더블 거더 카탈로그에서 인용한 것이며, 합계는 인쇄된 그대로입니다.
| 용량 | 권상 모터 | 트롤리 모터 | 주행 모터 | 크레인 전력 | 부스바 드라이브 수 | 400 V 전류 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 5 t | 6.1 / 1 kW | 2 x 0.31 kW | 2 x 0.55 kW | 8.82 kW | 3 | 16.6 A |
| 10 t | 9.5 / 1.5 kW | 2 x 0.44 kW | 2 x 1.1 kW | 14.08 kW | 4 | 26.6 A |
| 20 t | 16 / 2.6 kW | 2 x 0.55 kW | 4 x 1.1 kW | 24.1 kW | 5 to 7 | 45.5 A |
| 32 t | 20 / 5.0 kW | 2 x 1.1 kW | 4 x 1.5 kW | 33.2 kW | 5 to 7 | 62.6 A |
| 40 t | 38 kW | 2 x 1.5 kW | 4 x 2.2 kW | 47.0 kW | 5 to 7 | 88.7 A |
| 50 t (유럽 경량형) | 4 / 0.67 m/min, 2단 속도 | 20 / 5 m/min | 40 / 10 m/min, 극수 변환 | 44.4 kW | 4 | 83.8 A |
전류는 400 V, 역률 0.85, 모터 효율 0.90, 카탈로그 킬로와트를 기준으로 당사가 계산한 값입니다. 드라이브 수는 개별적으로 개폐되는 모터의 수이며, 고조파에서는 이것이 중요합니다. 자체 인버터를 가진 각 모터는 부스바의 자기 지점에서 자기 전류 왜곡을 주입하기 때문입니다. 당사 더블 거더 크레인 목록도 용량별로 같은 구성을 공개하고 있으며, 두 견적을 비교할 때 가장 먼저 볼 항목입니다.
50톤 항목은 잠시 짚어 볼 가치가 있습니다. 실제 공개된 기계로, 스팬 13.5 m, 양정 6 m, 브리지 중량 8,950 kg, 총중량 12,810 kg, 최대 정적 차륜 하중 134.5 kN, EN 13001-1 기준 U4/Q2 등급, 전기 장비 44.4 kW입니다. 인버터는 어디에도 없습니다. 권상은 2단 속도 극수 변환 모터로 4/0.67 m/min, 주행은 같은 방식으로 40/10 m/min입니다. 이 점을 기억해 두십시오. 걱정해야 할 대상이 달라집니다.
브리지 하나에 호이스트 두 대는 이중화 기능이 아닙니다. 생산성 기능입니다. 보조 훅은 주 훅보다 2~5배 빠르게 움직이며 정격 용량의 약 4분의 1 이하인 모든 작업을 처리합니다. 하루 대부분을 2톤을 들어 올리며 보내는 기계에서 주 호이스트는 무게일 뿐입니다.
대형 더블 거더 제품군의 공개 구성표를 보면 패턴이 분명합니다. 16톤부터는 모든 용량이 한 쌍으로 표기됩니다.
| 표기 용량 | 주 / 보조 | 주 대비 보조 비율 |
|---|---|---|
| 5 t | 단일 훅 | 없음 |
| 10 t | 단일 훅 | 없음 |
| 16 t | 16 / 3.2 t | 20퍼센트 |
| 20 t | 20 / 5 t | 25퍼센트 |
| 32 t | 32 / 5 t | 16퍼센트 |
| 50 t | 50 / 10 t | 20퍼센트 |
| 75 t | 75 / 20 t | 27퍼센트 |
| 100 t | 100 / 20 t | 20퍼센트 |
| 125 t 이상 | 125 / 32 t 이상 | 25~30퍼센트 |
전기적 이야기가 싱글 거더와 갈라지는 지점이 여기입니다. 보조 호이스트는 두 번째 정류기, 두 번째 제동 제어 회로, 두 번째 모터 케이블이며, 의도적으로 작게 설계됩니다. 작은 드라이브는 자기 부하 대비 전류 왜곡이 가장 나쁜 부류입니다. DC 버스 커패시턴스와 리액터(있다면)가 고조파가 아니라 작은 프레임 크기에 맞춰 선정되기 때문입니다. 같은 논리가 주문의 호이스트 및 액세서리에도 적용됩니다. 작은 유닛이 단순한 유닛은 아닙니다.
하나의 부스바에 걸린 두 개의 6펄스 정류기는 서로 평균되지 않습니다. 공용 AC 버스에 연결된 두 드라이브에 대한 공개 실험실 시연에서 첫 번째 드라이브의 5고조파는 10.9 A였고, 두 번째 드라이브를 함께 돌리면 대략 두 배가 되었습니다. Eaton의 응용 노트가 표현한 대로 1 더하기 1은 2입니다. 파형이 비슷하고 위상각이 비슷하며, 비슷한 각도는 더해집니다.
두 극단 사이이며, 그 간격이 논의의 전부입니다. 편리한 가정은 산술 합산입니다. 드라이브 5개면 고조파 전류가 5배입니다. 낙관적인 가정은 제곱합의 제곱근(RSS)입니다. 드라이브 5개면 고조파 전류가 2.24배입니다. 현실은 그 사이에 있고, 드라이브들이 얼마나 유사한지 그리고 정류기의 위상이 변이되었는지에 달려 있습니다.
업계는 이를 합산 지수(summation exponent), 흔히 알파로 표기하는 값으로 정량화합니다. 지수 1은 상쇄가 없는 산술 합산입니다. 지수 2는 제곱합의 제곱근으로, 위상각이 무작위로 분포할 때 얻어지는 값입니다. Cuk, Cobben, Ribeiro, Kling의 2013년 IEEE 논문은 두 현장에서 병렬 유도 전동기 드라이브를 1초 분해능으로 일주일간 측정하여 6펄스와 12펄스 프런트 엔드를 모두 포괄했고, 어느 극단도 옳지 않기 때문에 단순화 합산 계수를 도출했습니다.
실무에서 중요한 것은 부스바의 총 수요 왜곡률이지 드라이브 하나의 총 고조파 왜곡률이 아닙니다. 서로 다른 숫자이며 구매자들이 끊임없이 혼동합니다. 동일한 드라이브 그룹에 대해 두 합산 규칙이 만들어 내는 값은 다음과 같습니다.
| 부스바 드라이브 수 | 산술 합산, 리액터 없음 (THDi 100퍼센트)일 때 TDD | 제곱합 제곱근, 리액터 없음일 때 TDD | 산술 합산, 5퍼센트 리액터 (THDi 40퍼센트)일 때 TDD | 제곱합 제곱근, 5퍼센트 리액터일 때 TDD |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 100퍼센트 | 100퍼센트 | 40퍼센트 | 40퍼센트 |
| 2 | 100퍼센트 | 71퍼센트 | 40퍼센트 | 28퍼센트 |
| 3 | 100퍼센트 | 58퍼센트 | 40퍼센트 | 23퍼센트 |
| 5 | 100퍼센트 | 45퍼센트 | 40퍼센트 | 18퍼센트 |
| 7 | 100퍼센트 | 38퍼센트 | 40퍼센트 | 15퍼센트 |
| IEEE 519-2022 한도, Isc/IL 20~50 | 8퍼센트 | 8퍼센트 | 8퍼센트 | 8퍼센트 |
ABB가 HVAC 드라이브용으로 공개한 드라이브별 THDi 범위와 표준 합산 규칙을 사용한 당사 계산입니다. 표는 불편한 사실을 말합니다. 모든 드라이브에 5퍼센트 리액터가 있고 위상각이 완벽하게 분산되더라도, 드라이브 5개짜리 더블 거더는 8퍼센트 한도에 맞서 TDD 18퍼센트에 도달합니다. 리액터 추가는 개별 드라이브에는 엄청난 도움이 되지만 부스바는 여전히 규정을 충족하지 못합니다.
그것이 리액터를 건너뛸 이유는 아닙니다. 리액터가 전부라고 믿는 것을 그만둘 이유입니다. 드라이브 하나에서는 같은 표가 40퍼센트가 18퍼센트로 떨어지는 것을 보여 주며, 리액터의 200달러 값어치가 여기에 있습니다. 드라이브 5개짜리 기계에서 같은 리액터는 100에서 18로 개선해 주는데, 성격이 다른 숫자이긴 하지만 여전히 8과는 거리가 멉니다.
위상 변이는 드라이브 그룹에 대한 가장 저렴한 실질적 고조파 대책이며, 크레인에서는 거의 사양에 넣지 않습니다. 개념은 단순합니다. 전기적으로 30도 차이가 나는 권선에서 급전되는 두 개의 6펄스 정류기는 5고조파와 7고조파가 180도 차이로 생성되어 합산되는 대신 공유 부스바에서 상쇄됩니다. 6펄스 하나와 위상 변이된 6펄스 하나는 만나는 지점에서 12펄스 정류기처럼 동작합니다.
ABB와 지멘스가 정격 부하 드라이브에 대해 공개한 프런트 엔드별 전류 왜곡 수치는 이 점이 왜 중요한지 설명합니다.
| 프런트 엔드 | 정격 부하 시 일반적 전류 THDi | 5드라이브 부스바에 미치는 영향 | 실제 크레인 적용 |
|---|---|---|---|
| 6펄스, 리액터 없음 | 90~120퍼센트 | 최악값이 지배 | 저가 제어반에서 매우 흔함 |
| 6펄스, 2~3퍼센트 리액터 | 43~44퍼센트 | 도움은 되지만 여전히 8 초과 | 흔한 개조 방식 |
| 6펄스, 5퍼센트 리액터 | 34~45퍼센트 | 각도가 분산되면 15~18퍼센트 | HVAC에서는 표준, 크레인에서는 드묾 |
| 12펄스 | 8.8퍼센트 | 한도 근처, 이중 권선 변압기 필요 | 크레인에서는 드물고 제철소에서는 흔함 |
| 18펄스 | 3.9퍼센트 | 한도 미만 | 대형 호이스트에서 간혹 |
| 액티브 프런트 엔드, 2사분면 | 1.3~5퍼센트 | 한도 미만, 단위 역률 | 고부하 호이스트에 채택 증가 |
| 액티브 프런트 엔드, 4사분면 | 1.2퍼센트, 회생 포함 | 한도 미만이면서 제동 에너지 회수 | 프리미엄, 약 50톤 이상에서 정당화 |
공개된 시연 하나가 표보다 값어치가 있습니다. 공유 버스에 걸린 동일한 6펄스 드라이브 두 대에 위상 변이 변압기 하나를 적용하면, 5고조파가 드라이브당 10.9 A에서 변이 없이 합산 21.8 A, 변이를 적용하면 거의 0이 됩니다. 변압기는 아무것도 여과하지 않았습니다. 동상 파형 두 개를 역상 파형 두 개로 바꾸었을 뿐입니다.
더블 거더에서는 이것이 실제로 실용적입니다. 두 호이스트는 서로 동일할 필요가 없는 별개의 드라이브이기 때문입니다. 16 kW 주 호이스트와 2.6 kW 보조를 가진 20톤 기계에서 보조를 위상 변이 급전에 연결하거나, 간단히 다른 벡터 그룹의 작은 변압기에 연결할 수 있습니다. 그러면 액티브 프런트 엔드 대신 권선 하나의 비용으로 두 개의 가장 큰 발생원 사이에서 5고조파와 7고조파가 상쇄됩니다.
다만 주행 모터 네 대는 상쇄하지 못합니다. 이들은 동일하고, 마스터/슬레이브로 한 인버터 쌍에서 급전되므로 서로 완벽히 동상입니다. 인버터 하나에서 급전되는 동일한 드라이브는 고조파 발생원 네 개가 아닙니다. 부하 네 개를 가진 발생원 하나이며, 그래서 주행은 보통 문제 중 가장 작고 두 호이스트가 보통 가장 큽니다.
아니요. 그리고 대부분의 구매자가 진단을 거꾸로 하는 지점이 여기입니다. 앞서 설명한 50톤 기계는 전기 장비가 44.4 kW이고 인버터가 어디에도 없습니다. 권상은 4와 0.67 m/min의 2단 속도 극수 변환이고, 주행은 40과 10 m/min의 2단 속도 극수 변환, 트롤리는 20과 5 m/min입니다. 모든 동작이 컨택터로 개폐됩니다.
이 기계는 의미 있는 고조파 전류를 만들지 않습니다. 극수 변환 유도 전동기는 선형 부하이기 때문입니다. 대신 다른 것을 만듭니다. 정격 부하 전류의 6~8배에 달하는 기동 전류가 모터가 가속 완료 속도에 도달할 때까지 지속되고, ABB 드라이브 문서에 따르면 첫 사이클 피크는 10~12배에 이를 수 있습니다. 44 kW 기계에서 이것은 기동할 때마다 500~800 A의 이벤트이며, M6 등급에서는 시간당 수백 번 발생합니다.
따라서 두 설계는 정반대의 대책을 필요로 합니다.
| 증상 | 극수 변환 크레인 | VFD 크레인 | 잘못된 해법 |
|---|---|---|---|
| 양중할 때마다 조명이 깜박임 | 발생, 기동 전류 | DC 버스가 한계에 있지 않으면 적음 | 더 큰 변압기 구매 |
| 기동 시 발전기 트립 | 매우 유력 | 용량 부족 시 가능 | 고조파 필터 추가 |
| 중성선 또는 접지 전류가 뜨거움 | 없음 | 발생, 3배수 고조파 | 케이블 교체 |
| 콘덴서 뱅크 퓨즈 용단 | 가능성 낮음 | 전형적 고조파 공진 | 더 큰 콘덴서 설치 |
| 컨택터 접점 피팅 | 기동 전류로 인해 많음 | 적음 | 컨택터 브랜드 교체 |
| 올바른 대책 | 소프트 스타터 또는 VFD 개조 | 리액터, 그다음 AFE 또는 12펄스 | 둘 다 존재하며, 서로 대체 불가 |
ABB가 공개한 기동 전류 비율과 공개된 50톤 데이터시트의 동작 속도를 바탕으로 한 당사 계획 수치입니다. 요점은 더블 거더 전원 문제에서 첫 번째 질문은 왜곡이 무엇인지가 아니라는 것입니다. 인버터가 있기는 한지가 먼저입니다. 컨택터로 개폐하는 크레인에 고조파 필터를 견적하는 사례를 본 적이 있는데, 필요 없는 변압기를 파는 정중한 방법일 뿐입니다.
부스바가 인덕턴스를 가진 저항이고, 크레인은 브리지가 있는 지점에서 전류를 집전하기 때문입니다. 급전 측에 주차된 크레인은 강하를 거의 보지 못합니다. 같은 크레인이 먼 쪽 끝에 있으면 도체 전체 길이를 보게 되고, 긴 베이에서는 숫자가 더 이상 학술적이지 않습니다.
크레인 런웨이에 사용되는 셰라우드 도체 시스템의 공개 임피던스 값, 35도 기준, 미터당.
| 도체 | 정격 | 임피던스, 미터당 옴 | DC 저항, 미터당 옴 |
|---|---|---|---|
| 알루미늄, 스테인리스 접점면 | 500 A | 0.000158 | 0.000098 |
| 알루미늄 | 800 A | 0.000145 | 0.000075 |
| 알루미늄 | 1000 A | 0.000138 | 0.000052 |
| 구리 | 500 A | 0.000162 | 0.000105 |
| 구리 | 800 A | 0.000138 | 0.000058 |
| 구리 | 1000 A | 0.000128 | 0.000035 |
같은 자료에 실린 제조사의 계산 예시가 유용한 부분입니다. 베이를 공유하면 무슨 일이 생기는지 보여 주기 때문입니다. 1000 A 알루미늄 부스바, 베이 길이 245 m, 끝단 급전에서 크레인 두 대가 합계 900 A를 끌어 쓰면 52.6 V 강하입니다. 같은 베이를 구리로 하면 48.8 V. 250 m의 1000 A 알루미늄 바에서 크레인 하나가 1000 A를 쓰면 59.7 V입니다. 400 V 계통에서 각각 13.2퍼센트와 14.9퍼센트입니다.
합리적인 한도를 크게 벗어나며, 크레인이 원인이 아닙니다. 긴 베이를 바 정격에 가까운 전류로 한쪽 끝에서 급전한 것이 원인입니다. 이 예시가 실제로 보여 주는 것은 공용 런웨이는 크레인 문제이기 전에 전기 설계 문제이며, 급전 위치가 도체 재질보다 더 중요하다는 점입니다.
IEC 60364-5-52 부속서 G는 강제가 아닌 참고 사항이지만, 모두가 이 수치를 기준으로 설계합니다. 조명 회로는 최대 3퍼센트, 기타 최종 회로는 최대 5퍼센트이며, 공급 지점에서 측정합니다. 같은 부속서는 모터 기동 시의 전압 강하는 별도로 확인해야 한다고 명시합니다. 정상 상태 한도를 만족한다고 해서 기동 중 견딜 만한 강하가 보장되지는 않기 때문입니다.
따라서 더블 거더의 질문은 그 5퍼센트 중 부스바가 얼마를 먹는가입니다. 아래 당사 계산은 위의 공개 임피던스, 끝단 급전, 400 V, 첫 표의 크레인 전류를 사용했습니다.
| 크레인 | 전류 | 런웨이 길이 | 부스바 | 전압 강하 | 400 V 대비 비율 |
|---|---|---|---|---|---|
| 20 t | 45.5 A | 150 m | 1000 A Al | 1.63 V | 0.41퍼센트 |
| 20 t | 45.5 A | 300 m | 1000 A Al | 3.26 V | 0.82퍼센트 |
| 50 t | 83.8 A | 200 m | 1000 A Al | 4.01 V | 1.00퍼센트 |
| 50 t | 83.8 A | 400 m | 1000 A Al | 8.01 V | 2.00퍼센트 |
| 100 t | 170 A | 300 m | 1000 A Al | 12.2 V | 3.05퍼센트 |
| 100 t | 170 A | 400 m | 500 A Al | 18.6 V | 4.65퍼센트 |
| 50 t 두 대 동시 | 167.6 A | 400 m | 1000 A Al | 16.0 V | 4.01퍼센트 |
| 공개 예시, 크레인 2대 | 900 A | 245 m | 1000 A Al | 52.6 V | 13.2퍼센트 |
공개된 미터당 임피던스로부터 표준 3상 관계식을 사용한 당사 계산이며, 도체 길이는 중앙 급전이면 베이의 절반, 끝단 급전이면 베이 전체입니다. 비교가 동일 조건이 되도록 모든 행은 끝단 급전입니다.
결과는 크레인에는 안심이 되고 런웨이에는 불편합니다. 더블 거더 한 대가 45~84 A일 때 예산의 0.4~2퍼센트를 먹는 것은 괜찮습니다. 두 대가 400 m 바를 공유하면 4퍼센트를 먹고, 공장 자체 피더에 남는 것이 거의 없습니다. 크레인 세 대가 900 A를 쓰면 13.2퍼센트이며, 이것이 공개 예시이고 공용 베이가 실패하는 이유입니다. 개별 크레인은 서류상 모두 올바르게 보이는데도 그렇습니다.
강하가 계량기에 보이지 않는 일도 하나 합니다. 그것은 단자함이 아니라 이동 접속부, 즉 집전 슈에서 발생합니다. 긴 바에서 집전 접점이 간헐적으로 끊기는 것은 업계에서 먼 쪽 끝의 약한 동작이라고 부르는 것의 전형적 원인입니다. 컨택터는 붙어 있고 모터는 돌지만 부하는 여전히 들리지 않습니다. 증상이 브리지가 베이 한쪽 끝에 있을 때만 나타난다면, 패널이 아니라 크레인에서 전압을 측정하십시오.
익혀 버립니다. 인버터 손실은 정격 kVA당 40~50 W, 즉 정격 출력의 3~5퍼센트로 공개되어 있습니다. 역률 0.85에서 45 kW 호이스트 드라이브는 약 53 kVA로 보이므로, 정격 부하 손실은 철제 상자 안에서 2.1~2.7 kW의 열이 됩니다.
크레인 패널 설계사의 공개 계산 예시가 이를 구체화합니다. QDY형 야금용 주 호이스트 패널은 약 1.68 kW의 손실을 축적합니다. 인버터 1.5 kW, 부스바 0.07 kW, 컨택터 0.04 kW, 전원장치 0.02 kW, 소항목 0.05 kW입니다. 인클로저는 2,000 x 800 x 600 mm이고 독립 설치이며, IEC TR 60890 관계식으로 유효 열전달 면적은 5.712 제곱미터입니다. 도장 강판은 켈빈당 제곱미터당 약 5.5 W를 전달합니다. 15 K 상승에서 상자의 방열은 471 W입니다.
따라서 자연 방열이 471 W인 상자에 1.68 kW의 손실이 있으면, 1,680을 5.5와 5.712의 곱으로 나눈 53.5 K 상승에서 평형을 이룹니다. 42 C 작업장에서 그 패널 내부는 약 95 C로 동작합니다.
이제 두 번째 호이스트를 더해 보십시오. 16톤을 넘는 더블 거더는 두 인버터 그룹을 같은 인클로저에 넣으며, 패널을 공유하기 때문에 보조 쪽도 무시할 수 없습니다.
| 크레인 | 설치 드라이브 용량 | 3.5퍼센트 기준 발열 | 15 K에서 자연 방열 | 팬 없을 때 정상 상승 | 주위 40 C 시 내부 온도 |
|---|---|---|---|---|---|
| 10 t 싱글 거더 | 14.1 kW | 0.49 kW | 471 W | 16 K | 56 C |
| 20 t 더블 거더 | 24.1 kW | 0.84 kW | 471 W | 27 K | 67 C |
| 32 t 더블 거더 | 33.2 kW | 1.16 kW | 471 W | 37 K | 77 C |
| 50 t 더블 거더 | 44.4 kW | 1.55 kW | 471 W | 49 K | 89 C |
| 50 t, 팬 키트 1세트 | 44.4 kW | 1.55 kW | 필터 여과 공기 250 m3/h로 1,200 W | 약 15 K | 약 55 C |
공개된 손실률, 공개된 인클로저 관계식, 공개된 디레이팅 곡선을 사용한 당사 계산입니다. 마지막 행은 일반적인 시간당 250세제곱미터 필터 팬 세트를 적용한 것으로 참고용이며, 팬 공급사의 곡선이 우선합니다.
특히 왜곡에 왜 중요한지. 공개된 인버터 디레이팅은 주위 40 C 초과 1도당 정격 출력 전류의 1.5퍼센트입니다. 인클로저 내부가 55 C이면 드라이브에는 정격의 77.5퍼센트가 남으므로, 45 kW 인버터가 35 kW 인버터처럼 동작합니다. 명판의 78퍼센트로 동작하는 드라이브가 정격 부하 기준으로 선정된 모터를 구동하면 과전류로 트립하거나, 더 나쁘게는 전류 파형이 사양서 수치보다 고조파 성분이 많은 왜곡된 운전점에서 동작합니다. 더블 거더에서 패널 냉각은 편의 항목이 아닙니다. 고조파 규정 준수 논리의 일부입니다.
같은 자료에서 가져온 두 가지 습관도 따라 할 만합니다. 제동 저항기는 인클로저 밖에 두십시오. 회생 사이클에서 표면이 300 C를 넘습니다. 그리고 벽에 패널을 설치할 때는 열 계산을 다시 하십시오. 벽면 설치 단일 인클로저는 독립 설치 대비 유효 면적이 약 11퍼센트 줄어듭니다.
때로는 견디고, 여유는 대부분의 구매자가 생각하는 것보다 좁습니다. 컨택터 코일에는 흡인 범위와 해방 범위가 있고, 해방 범위는 넓습니다. 공개된 소형 컨택터 데이터시트 하나는 흡인을 정격 코일 전압의 85~110퍼센트, 해방을 20~75퍼센트로 제시합니다. 해당 유닛이 그 대역의 상단에서 해방된다면 25퍼센트 강하에도 떨어집니다.
더블 거더에서는 컨택터 수도 많고 잃을 동작도 많기 때문에 싱글 거더보다 중요합니다. 주행 컨택터 네 개 중 하나를 잃으면 세 모터가 한쪽 끝을 구동하고 한 모터는 관성으로 돌며, 마스터/슬레이브 제어는 나머지 세 대를 더 밀어서 보정하려 합니다. 레일이 타는 방식이 그렇습니다.
| 출처 | 수치 | 현장에서의 의미 |
|---|---|---|
| 공개 컨택터 데이터시트 | 흡인 85~110퍼센트, 해방 코일 정격의 20~75퍼센트 | 25퍼센트 강하로 최악 조건 코일이 떨어질 수 있음 |
| IEC 60034-1, 존 A | 전압 ±5퍼센트, 주파수 ±2퍼센트 | 모터는 안전, 컨택터는 아닐 수 있음 |
| IEC 60034-1, 존 B | 전압 ±10퍼센트, 주파수 +3~-5퍼센트 | 정격 토크는 나오지만 더 뜨거워지고 단시간만 허용 |
| NEMA MG 1 | 전압 ±10퍼센트, 주파수 ±5퍼센트, 합산 10 이하 | 북미 등가 규격, 다소 완화됨 |
| EPRI 라이드스루 연구 | 가장 흔한 새그는 5~15사이클, 83~250 ms | 코일이 떨어졌다가 다시 붙기에 충분히 김 |
| 발전기 용량 산정 관행 | 모터는 30~35퍼센트 허용, 사양자는 20퍼센트로 제한 | 20퍼센트는 모터가 아니라 컨택터 때문 |
실용적 해결책은 비용이 거의 들지 않고 거의 아무도 하지 않습니다. 제어 회로를 작은 정전압 변압기나 커패시터가 달린 DC 전원에서 공급하여 코일 전압이 동력 부스바를 따라가지 않게 하는 것입니다. 다른 해결책은 동작을 동시가 아니라 순차로 명령하는 것이며, PLC로 무료로 할 수 있습니다.
크레인이 월 최대 수요를 결정하는지에 전적으로 달려 있습니다. 그런 경우 공개된 산업용 요금표가 손실을 보여 줍니다. 한 농촌 전력 협동조합 요금표는 구매 전력 수요 kW당 USD 11.56에 배전 수요 kW당 USD 11.81을 부과하므로 대략 kW당 월 USD 23.37입니다. 같은 요금표는 최대 수요 시점의 역률이 97퍼센트 미만이면 청구 수요를 상향 조정하여 기록 수요에 97을 실제 역률로 나눈 값을 곱합니다. 월평균이 95퍼센트 아래로 떨어지면 초과 kVARh당 USD 0.01009도 부과합니다.
리액터가 없는 6펄스 드라이브는 변위율이 0.98인데도 실제 역률이 0.69 근처입니다. 왜곡 항이 전체를 끌어내리기 때문입니다. 이것이 24.1 kW 크레인에 미치는 영향은 다음과 같습니다.
| 역률 | 피상 수요 | 청구 수요 | 월 페널티 | 연 페널티 | 추정 원인 |
|---|---|---|---|---|---|
| 0.98 | 24.6 kVA | 24.1 kW | 없음 | 없음 | 액티브 프런트 엔드 |
| 0.93 | 25.9 kVA | 25.1 kW | USD 23 | USD 281 | 5퍼센트 리액터 |
| 0.85 | 28.4 kVA | 27.5 kW | USD 79 | USD 953 | 2~3퍼센트 리액터 |
| 0.69 | 34.9 kVA | 33.9 kW | USD 229 | USD 2,748 | 6펄스, 리액터 없음 |
| 0.69, 크레인 두 대 동시 피크 | 69.8 kVA | 67.8 kW | USD 458 | USD 5,496 | 동일, 두 배 |
공개 요금표와 크레인의 24.1 kW, kW당 월 USD 23.37을 적용한 당사 계산입니다. 정직한 단서 두 가지. 첫째, 이것은 크레인이 청구 피크와 겹칠 때만 문제가 되며, 주물 공장이나 프리캐스트 야드에서는 흔하고 크레인이 간헐적으로 도는 창고에서는 드뭅니다. 둘째, 해당 전력회사가 그 특정 요금표를 문자 그대로 적용한다고 가정하며, 이는 지역마다 다릅니다.
실제로 문제가 되는 곳에서는 몇백 달러짜리 리액터가 연간 네 자리 수를 돌려줍니다. 더블 거더에 리액터를 사양으로 넣는 상업적 근거는 이것이 전부이며, 좋은 시민이 되기와는 아무 관계가 없습니다.
대형 천장 크레인은 최대 네 개의 주행 모터를 동기 운전하며, 동기화는 마스터/슬레이브 모드의 크레인 인버터 하나가 담당합니다. 크레인 전용으로 공개된 드라이브 데이터는 주행 모터에 기동 시 정격 토크의 1.8배, S4 등급 40퍼센트 통전 지속률, 시간당 최대 360회 기동, 인버터 호환을 위한 NEMA MG 1 Part 31 절연을 제시합니다.
이 구성에만 해당하고 크레인의 다른 어디에도 해당하지 않는 전기적 고장 모드가 두 가지 있습니다. 첫째는 토크 편차입니다. 슬레이브 하나가 뒤처지면 마스터가 네 대 모두의 토크를 높이고, 앞선 엔드 캐러지가 미끄러지거나 레일을 타면서 크레인이 런웨이에서 비틀립니다. 둘째는 케이블 길이가 크게 다를 때 같은 DC 버스에 연결된 모터 사이의 순환 전류로, 고장 코드보다 열화상 카메라가 훨씬 먼저 찾아내는 모터 간 불균등 발열로 나타납니다.
둘 다 고조파 문제가 아니며, 증상이 트립이기 때문에 흔히 고조파 탓으로 돌려집니다. 트립이 주행 중에만 발생하고 권상 중에는 절대 발생하지 않는다면, 전원 품질 문제가 아니라 드라이브 조정 문제를 보고 있는 것입니다.
거의 전적으로 그렇습니다. ISO, FEM, CMAA, AS 분류를 상호 참조한 호이스트의 공개 설계 한도는 각 등급별로 운전 시간과 시간당 기동 횟수에 확고한 상한을 둡니다.
| 등급 | ISO / AS | FEM | CMAA | 일일 운전 시간 | 시간당 기동 횟수 |
|---|---|---|---|---|---|
| 4 | M4 | 1Am | B | 2 | 180 |
| 5 | M5 | 2m | C | 4 | 240 |
| 6 | M6 | 3m | D | 8 | 300 |
| 7 | M7 | 4m | E | 16 | 360 |
| 8 | M8 | 5m | F | 16 이상 | 360 |
M5 등급 기계는 하루 4시간 기준으로 수명 동안 약 800만 회 기동을 누적합니다. M7 기계는 등급 상한이 네 배이므로 그 네 배를 누적합니다. 기동당 고조파는 변하지 않습니다. 고조파와 기동 전류가 공장의 다른 모든 것과 겹치는 기동 횟수가 변합니다.
5~100톤 제품군이 갈라지는 지점이 여기이며, 갈라지는 위치가 묘합니다. 공용 저압 계통에 연결되는 상당 16~75 A 장비의 고조파 방출 한도는 IEC 61000-3-12가 정합니다. 45.5 A의 20톤 더블 거더는 그 범위 안에 있습니다. 83.8 A의 50톤은 범위 밖이며, 같은 제품군이 장비 표준이 아니라 전력회사 자체의 왜곡 한도로 평가됩니다.
| 문서 | 적용 범위 | 더블 거더의 해당 위치 |
|---|---|---|
| IEC 61000-3-2 | 상당 입력 전류 16 A 이하 | 가장 작은 기계만 해당, 16.6 A의 5 t도 이미 범위 밖 |
| IEC 61000-3-12 | 상당 16~75 A, 690 V 이하, 50 또는 60 Hz, 공용 저압 | 5~32 t는 범위 안, 40 t와 50 t는 범위 밖 |
| IEEE 519-2022 | 공통 접속점의 전류 및 전압 왜곡, 한도는 단락비에 따라 조정 | 대부분 수출 계약의 적용 한도, 비율에 따라 TDD 5~20퍼센트 |
| IEC 60204-32:2023 | 크레인 공급 개폐기 이후 권상 기계의 전기 장비, 기계 외부의 도체 바와 페스툰 포함, 1000 V AC 이하 | 런웨이 급전을 포함하며, 크레인 계약에서 가장 자주 빠지는 부분 |
| IEC 60364-5-52 부속서 G | 권장 전압 강하, 조명 3퍼센트, 기타 최종 회로 5퍼센트, 기동 시 강하는 별도 확인 | 런웨이가 잡아먹는 예산 |
| IEC 61800-5-1 | 전력 구동 시스템의 전기적 안전, 누전 보호 포함 | 드라이브는 평활 DC 잔류 전류를 만들 수 있으므로 Type B 또는 B+ 기기 필요 |
IEEE 519-2022 전압 표는 조건을 빼고 인용하는 구매자들이 있어 항상 들고 다닐 만합니다. 공통 접속점에서 1 kV 미만일 때 개별 고조파 한도는 5.0퍼센트, 전체는 8.0퍼센트입니다. 1~69 kV에서는 3.0과 5.0으로 엄격해집니다. 모두가 잊는 전류 표는 단락비에 따라 조정됩니다. 비율이 20 미만일 때 5고조파 4.0퍼센트, TDD 5.0퍼센트이며, 1,000을 넘으면 15.0과 20.0으로 올라갑니다. 계통이 강한 공장의 크레인은 긴 농촌 피더 끝의 같은 크레인보다 여유가 크며, 장비는 동일합니다.
누전에 관한 크레인 특유의 요점은 Type AC 또는 Type A 기기가 고장 시 드라이브가 만드는 평활 DC 성분에 의해 눈이 멀 수 있다는 것입니다. 크레인 설치용으로 공개된 기기 자료는 긴 케이블에서의 오작동 방지를 위해 Type B 또는 Type B+를 권장하며, 내장 EMC 필터는 차폐 모터 케이블 기준 약 5~10 m 이내에서만 유효하다고 명시합니다. 한쪽 끝에 패널, 다른 쪽 끝에 호이스트가 있는 더블 거더에서는 이 거리가 일상적으로 초과되며, 바로 그 상황을 위해 면역형 기기가 존재합니다.
열 줄이며, 유능한 공급사라면 누구든 한 장으로 답할 수 있는 항목입니다. 숫자 없는 적합성 인증서보다 이것을 선호합니다.
1. 개별 개폐되는 모터의 수, 그리고 각각의 프런트 엔드가 6펄스, 12펄스, 액티브인지. 2. 리액터 또는 필터 장착 여부, 퍼센트 임피던스, AC 측인지 DC 링크인지. 3. 부스바 재질, 정격 전류, 급전점의 수와 위치, 실제 베이 길이에서 크레인 전류에 대한 계산된 강하. 4. 몇 대의 크레인이 바를 공유하며 설계가 가정하는 동시성. 5. kW 단위 패널 발열량, 냉각 방식, 여름철 패널 위치의 주위 온도. 6. 코일 전압과 유지 허용치, 제어 회로에 자체 변압기가 있는지. 7. 인버터를 장착하는 경우 NEMA MG 1 Part 31 모터 절연. 8. 누전 기기 타입과 설정값, 다주파 잔류 전류에 면역인지. 9. ISO 4301, FEM 또는 CMAA 기준 작업 등급과 시간당 기동 횟수. 10. 공급사가 어느 고조파 한도에 맞춰 설계하는지, 그리고 어느 측정점에서인지.
크레인이 CE 마킹되었다는 말만 있는 견적을 받았다면, 그 열 가지 중 어느 것도 답하지 않은 것입니다. CE 마킹을 비판하는 것이 아닙니다. CE 마킹은 당신 베이의 열 번째 크레인에 관해 아무것도 말해 주지 않는다는 관찰입니다.
이미 운전 중인 기계라면, 아래 작업 순서가 제가 실제로 할 일이며, 우아함이 아니라 수익률 순으로 정렬했습니다.
| 조치 | 비용 | 해결 대상 | 회수 기간 |
|---|---|---|---|
| 패널을 고온 구역에서 옮기고 팬 키트 추가 | USD 400~1,500 | 내부 상승 20~25 K, 드라이브 정격 전부 회복 | 트립이 잦은 곳에서는 1년 미만 |
| 제어 회로를 정전압 전원에서 공급 | USD 200~600 | 강하 시 컨택터 탈락 | 즉시 |
| 리액터가 없는 모든 드라이브에 5퍼센트 리액터 | 드라이브당 USD 200~600 | THDi 약 100에서 약 40퍼센트로, 역률 0.69에서 0.93으로 | 수요 요금 기준 6~18개월 |
| 런웨이 중간 지점에 두 번째 급전점 | USD 1,500~5,000 | 긴 베이의 강하를 절반으로 | 먼 쪽 끝 약한 동작의 유일한 실질적 치료 |
| 보조 호이스트에 위상 변이 급전 | USD 2,000~6,000 | 두 개의 최대 드라이브 사이에서 5고조파와 7고조파 상쇄 | 한도에 따라 2~6년 |
| 주 호이스트에 액티브 프런트 엔드 | 프리미엄 USD 3,000~9,000 | THDi 5퍼센트 미만, 단위 역률, 회생 | 3~8년, 고부하에서는 더 빠름 |
| 크레인이 아니라 공장 부스바에 고조파 필터 | USD 4,000~12,000 | 여러 크레인이 기여하는 경우의 공통 문제 | 버스에 무엇이 더 있는지에 전적으로 달려 있음 |
| 컨택터 개폐 크레인에 고조파 필터 설치 | USD 3,000~8,000 | 아무것도 해결 못함, 정류기가 없기 때문 | 영구히 없음. 대신 소프트 스타터를 설치 |
비용은 2026년 유럽 및 중동 공급 기준 당사 계획 수치입니다. 마지막 행은 의도적으로 표에 넣었습니다. 제가 가장 자주 보는 실수이고, 필터라는 단어가 공학처럼 들리기 때문에 승인되는 항목입니다.
그렇습니다. 하지만 사람들이 가정하는 이유 때문은 아닙니다. 두 호이스트 드라이브는 전류가 변압기에 도달하기 전에 부스바에서 고조파 전류를 더하며, 위상각이 비슷한 유사한 드라이브들은 거의 산술적으로 합산됩니다. 공개된 실험실 시연에서 드라이브 하나의 5고조파는 10.9 A였고, 두 번째 드라이브를 함께 돌리면 대략 두 배가 되었습니다. 보조 쪽이 둘 중 더 까다로운데, 용량이 작고 운전점이 나쁘기 때문입니다. 당사 더블 거더 크레인 제품군이 두 호이스트를 별도로 표기하는 이유도 바로 이것입니다.
아니요. 그리고 구매자가 놀라는 부분이 여기입니다. 리액터는 개별 드라이브의 전류 THDi를 약 100퍼센트에서 약 40퍼센트로 낮추며, 이는 큰 개선이고 비용을 들일 만합니다. 드라이브 5개가 걸린 부스바에서는 위상각이 완벽하게 분산되더라도 총 수요 왜곡률이 15~18퍼센트 수준에 머물며, IEEE 519 한도는 8퍼센트입니다. 리액터는 필요하지만 충분하지 않습니다. 위상 변이나 액티브 프런트 엔드가 나머지 차이를 메웁니다.
부스바가 곧 회로이고, 크레인은 자신이 도달한 지점에서 전류를 집전하기 때문입니다. 공개된 도체 자료에 따르면 1000 A 알루미늄 바는 미터당 0.000138옴이며, 900 A를 끌어 쓰는 크레인들이 공유하는 245 m 베이에서는 52.6 V 강하, 즉 400 V의 13.2퍼센트가 됩니다. 더블 거더 한 대가 45~84 A일 때는 0.4~2퍼센트만 소비하므로, 보이는 증상은 거의 항상 공용 베이 문제입니다. 무엇이든 교체하기 전에 중간 지점 급전을 추가하십시오.
그렇습니다. 그리고 그런 기계가 많습니다. 공개된 50톤, 13.5 m 더블 거더는 전기 장비 44.4 kW를 표기하며 권상, 트롤리, 주행 모두 2단 속도 극수 변환 모터를 쓰고 드라이브는 어디에도 없습니다. 이 기계는 극수 변환 유도 전동기가 선형 부하이므로 고조파 전류를 거의 만들지 않습니다. 대신 정격 부하의 6~8배 기동 전류를 만들며, 올바른 대책은 필터가 아니라 소프트 스타터입니다. 고조파 대책을 받아들이기 전에 어떤 설계를 사는지 물어보십시오.
인버터 두 그룹이 하나의 인클로저를 공유하고 인버터 손실이 정격 출력의 3~5퍼센트이기 때문입니다. 공개된 계산 예시에 따르면 45 kW 호이스트 패널 하나의 내부 손실은 1.68 kW이고, 15 K 상승에서 자연 방열이 471 W인 상자이므로 53.5 K 상승, 42 C 작업장에서는 내부 약 95 C에서 평형을 이룹니다. 인버터는 40 C 초과 1도당 출력 전류가 1.5퍼센트씩 감소하므로 45 kW 드라이브가 35 kW 드라이브처럼 동작합니다. 팬 키트를 장착하고 제동 저항기를 캐비닛 밖에 두십시오.
패널 냉각, 그다음 제어 회로 전압, 그다음 리액터 순입니다. 네 번째로 값어치를 하는 항목은 런웨이의 두 번째 급전점이지만, 증상이 왜곡이 아니라 먼 쪽 끝의 약한 동작일 때만 그렇습니다. 공장에서 역률을 조정한다면, 24.1 kW 크레인에 몇백 달러짜리 리액터를 달면 실제 역률 0.69 기준으로 연간 약 USD 2,700을 절감할 수 있습니다. 이는 kW당 약 USD 23.37을 부과하는 공개 요금표를 기준으로 한 계산입니다.
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