집진기용 모터제어박스 만들기.
- 낭추
- 6407
- 5
* 1.5 kW의 단상모터가 부착된 집진기용.
공방의 주력기계중 하나인 집진기를 자작하실 때, 꼭 필요한 것이 기동스위치입니다.
쉬운방법으로 동력스위치를 떡~하니 붙혀놓고 사용해도 되지만 2% 부족한 느낌입니다.
비싼 모터의 손상을 방지 할 수도 있고 , 좀 더 편하게 on/off할 수도 있는 모터제어박스를
만들어 봅니다. 누구나 따라 할 수 있도록 많은 사진과 설명을 첨부하겠습니다.
먼저 완성된 물건부터 보시고....
가운데 박스속에는 마그네틱접촉기(이하 Mag' sw')와 모터보호용계전기(EMPR-Electronic Motor
Protect Relay)등이 들어있습니다. 저 박스는 집진기옆에 고정시키고 좌,우의 스위치박스는 또다른
장소, 예를들면 테이블쏘 옆이나 자동대패 옆 등에 붙혀둔다면 작업할 때 마다 집진기 앞으로 가야하는
일은 줄어듭니다.
총 세군데에서 on/off가 가능한 것입니다. 집진기 앞에서 켜고 자동대패 앞에서 끌 수가 있습니다.
자동대패 앞에서 켜고 테이블쏘 옆으로 지나가다가 툭 치면 꺼집니다. 아무곳에서나 켤 수 있고
아무곳에서나 끌 수 있습니다.
양쪽의 버튼박스 배선만 길게한다면 공방 어디라도 부착할 수 있겠죠.
사실 이러한 시스템은 별 특별한 것은 아니고 산업현장이나 각종 기계들에서는 가장 일반적이고 당연
한 방법입니다.
도면을 보겠습니다.
가운데 점선으로 쌓여진 부분 두군데는 두개의 버튼박스를 표시합니다.
좌측 세로부분은 집진기로 가는 굵은전선(2.0sq이상)을 나타낸 것이며 보통 '동력회로'
라고 부릅니다. 좌측 넓은 부분은 동력회로를 구동시키기위한 조작회로이며 가는 전선(0.75sq)
으로 구성되지요.
동력회로의 첫 부품은 배선용차단기입니다.
-MCCB (Molded Case Circuit Breaker) 또는 NFB (No Fuse Breaker---일본말)라고 하며
회로의 이상발생시에 기기와 인체를 보호하고 상부계통까지의 고장의 파급을 막는 역활을 합니다.
누전차단기로 대체하면 더 좋겠지만 비용이 만만치 않습니다.
현제 제작중인 물건은 단상모터부착 집진기용이므로 보통 콘센트에서 전원을 받아 사용하겠죠.
콘센트는 거의가 누전차단기를 거치게 되므로 이번 제작에서는 생략했습니다.
만약 사용하기 원한다면 2P 20A정도의 용량의 차단기나 누전차단기를 사용하시면 되겠습니다.
그아래 부품입니다.
mag' sw'와 EMPR 그리고 퓨즈입니다.
1. mag' sw' : magnetic contactor라고도 하며 적은 전류로 내부의 코일을 여자시켜 (전자석으로
만든다는 말입니다) 큰 용량의 접점을 개,폐하는 장치입니다.
-LG산전의 GMC-18(220v)
2. EMPR : Electronic Motor Protect Relay라 하며, 모터에 정상보다 높은 전류가 흐를때 그대로 놔두
면 모터는 소손해버립니다. 이것을 방지하기 위하여 미리 세팅된 전류치 이상의 전류가 흐르면 자
동으로 모터의 전원을 차단해주는 장치입니다. 보통 EOCR 이라고 부릅니다.
-LG산전의 GMP22-2P(4~22A)
3. FUSE : on/off의 회로가 좀 길어질 수도 있습니다. 스위치가 멀어질수록 전선은 벽을타야되고 바닥
을 기어야 하며 중간중간에 여러 장애물들이 많아집니다. 혹여 그 중간에 스위치의 배선에 손상을
입거나 하여 사고로 이어질까 하는 염려에, 하나 달아 봅니다. 사진은 휴즈홀더이고 그 속에는
휴즈링크가 들어있습니다.
-전형퓨즈(다이젯휴즈) 4A
mag sw'와 EOCR은 아래와 같이 접속됩니다. 딱 맞습니다.
위에 소개한 몇가지 부품들을 수납할 박스입니다. 
20A 5단 단자대입니다.
박스에도 버튼스위치를 넣기위하여 구멍을 뚫습니다. 30mm 2군데.
내부에 수납된 부품과 간섭이 없도록 하는게 중요합니다.
이제 도면을 올리고 순서에 따라 조립하는과정을 설명드리겠습니다.
단자대 순서는 R-T-10-11-12-13 이렇게 5개 입니다
- R,T 단자에는 단상전원을 접속합니다.
2sq 2C 전선의 한쪽 끝에는 플러그를 반대쪽은 박스 안으로 넣어서 단자대 우측에 접속하는것입니다.
R 단자에서 나온 전선 (흑색선에 빨간 튜브의)은 mag sw'의 주접점 3개중 좌측으로 갑니다.
T 단자에서 나온 전선 (흑색선에 청색 튜브의)은 mag sw'의 주접점 3개중 우측으로 갑니다.
- 주접점 3개중 가운데 접점은 비워둡니다. (3상 모터라면 사용하겠지요)
이렇게 하면 동력회로는 끝입니다.
도면의 순서대로..
- 단자대 T에서 0.75sq의 전선을 휴즈홀더의 윗부분(1차)에 접속합니다. 이때 단자대 T에는 흑색의
선과 중복이 됩니다.
- 휴즈를 거친 선은 선번호 "T1" 이 되어 EMPR로 갑니다.
EOCR의 여섯단자중 좌측 두단자는 EOCR의 전원이고 다음 두단자는 도면에서 제일 오른쪽의
선번호 14번에 ____X____ 이렇게 그려진 놈의 실제물건입니다.
모터에 이상전류가 흐르면 이 단자의 역할로 모터의 전원이 차단됩니다.
우측 두 단자는 가운데 두 단자와 반대의 역할을 하는 것으로 만약 모터에 이상이 생기면
경보음을 울리게 하거나 할때 사용 할 수 있습니다. 물론 경보기는 따로 있어야 합니다.
- 사진과 도면을 번갈아 보셔야 합니다.
EOCR 사진 중 단자 두번째와 세번째는 서로 연결 (쇼트,점프, 컴몬, 아다리, 곰봉....)되어 있습니다.
전선으로 하시면 됩니다. 사진에 보이는 새까만 것은 전용의 short bar라고 하는 것인데 회사에
있어서 사용한 것입니다.
이렇게 하면 조작회로의 오른쪽이 마무리 됩니다.
도면의 이 표시는 mag' sw'의 주접점에 eocr이 결속된 표시입니다.
또한 위 그림은 mag' sw의 주접점과 전원부를 그린것으로 실제 한 부품의 각 부분을
도면 표기형식상 저런식으로 그린것 입니다. 오르편의 둥근것은 mag' sw의 코일을 말하며
13,14번의 전선에 220V가 인가되면, 저 코일이 전자석이 되어 왼편의 접점을 당겨서 스위치ON
상태로 만듭니다.
모터가 돌아가는동안 코일에는 항상 220V가 인가되어 있어야 하며 그 220V을 주는 한 쪽,
14번 선에 eocr의 접점을 연결하여 이상시에 전원을 차단하는 것입니다.
mag sw'의 윗부분에는 작은 단자 두개가 있습니다. A1,A2 이 두 단자가 코일의 단자이며
여기에는 선번호 13,14가 접속됩니다.
그런데 도면을 보시면 선번호 13번의 우측은 코일이고, 좌측 아래에 o----o MAG 라고 있습니다.
선번호는 12번과 13번이지요.
이것은 mag' sw'의 보조접점이라 하며 GMC-18의 오른쪽에 있는 작은 단자
(위,아래중 아래의 두 단자)이며, 처음 모터의 기동후 계속 ON상태를 유지시켜주는 기능을 합니다.
그래서 holding 접점이라고도 합니다.
그럼 13번의 선은 두 군데에 접속하게 되군요. 사진에도 mag sw윗 쪽 두군데에 서로 점프되고
다시 한 선은 단자대로 갑니다. 이러면 일단 13번 선도 끝입니다.
한 편, 도면상 12번 전선은 mag sw'의 보조접점과 그 아래부분( EOCR의 전원부)에도 접속되어야
하므로 12번 전선은 단자대-mag sw보조접점-EOCR전원 순으로 가야합니다.
사진이 좀 흐린데...보조접점에는 두 선(12번)이 중복접속되어 있고 하나는 단자대로, 나머지는
아래부분의 EOCR전원으로 갑니다. 일단 여기서 12번은 끝내고..
그러면 이제 박스내부의 배선은 거의 마무리가 된 것 같습니다.
위의 도면과 사진은 똑 같은 것입니다.
도면대로 실물을 만들어 봤습니다. 직렬연결된 3개의 적색은 OFF버튼, 병렬연결된
3개의 녹색버튼은 ON 버튼 입니다. 적색버튼 제일 왼편의 선은 "R"이 될 것이며
버튼 사이 두개의 점프선은 각각 10, 11번이 되겠지요.
적색과 녹색버튼을 이어주는 선은 12번이며 그 아래로 병렬점프되는 선 또한 같은 번호입니다.
제일 밑에서 왼쪽으로 빠져나오는 선은 12번에서 단자대로 갈 것이며 녹색버튼의 오론쪽
선들은 전부 13번입니다. 역시 마지막 13번 선은 단자대로 가겠지요.
도면상에 표시된 pi표시 (3.141592.....)는 실제로는 단자대의 각 단자를 표시합니다.
위와같은 결선을 그냥 하기에는 복잡해지기만 할 것 같아서 각 선마다 단자대를 통과시켜
좀 쉽게 한 것입니다.
박스커버에 부착된 버튼스위치입니다.
윗놈이 ON, 아래가 OFF버튼 되겠습니다. 버튼스위치의 뒷모양은 다 같은 모양이며 아래,위 두개씩의
단자가 있습니다. 실물을 자세히 보고 버튼을 눌러보신다면 그 원리는 쉽게 알 수 있는 구조입니다.
내부 스프링의 힘으로 위쪽 두 단자는 항상 연결되어 있는상태이며(b 접점), 아래 두단자는 버튼이 눌러
질때만 연결되는 (a 접점)구조입니다. 이렇게 a접점과 b접점이 하나씩 있는 버튼을 1a1b스위치라 하며
필요에 따라 2a2b스위치를 사용하기도 합니다.
도면의 스위치 그림중 점선을 쌓여있지 않은, 가운데 부분의 버튼 두개가 박스의 커버에 부착됩니다.
단자대에서 시작된 11번 전선은 OFF 버튼의 단자를 거쳐 12번 바뀌며 다시 ON버튼으로 갑니다.
ON버튼의 두번째 단자를 거친 전선은 13번이 되어 단자대로 보냅니다.
박스의 조립은 끝입니다. 이제 외부 버튼스위치의 조립과 배선이 남았습니다...
VCT 0.75sq 4C 전선입니다. 메인박스에서 버튼스위치박스까지의 거리만큼의 길이를
준비하여 사진처럼 양쪽 똑같이 선번호를 표기합니다. 스위치박스가 두개니깐 두개의
배선이 필요하겠지요.
박스에 버튼스위치를 조립하고..
도면에 점선으로 쌓여진 두개의 스위치 박스중, 사진의 좌측은 첫번째 점선속의 스위치입니다.
OFF 버튼은 선번호 R에서 시작하여 10번, ON버튼은 12와 13번이네요.
두번째 스위치 박스는 OFF 버튼에 10,11번, ON버튼에 12,13번 이지요.
ON버튼은 병렬연결되어 있기 때문에 선번호는 3개가 다 같습니다.
스위치박스에서 나온 선은 모두 단자대로 갑니다.
박스속의 단자대가 조금 복잡해 집니다. 한 단자에 3개씩 접속되는 경우도 있지요.
위 사진은 완성된 박스의 내부입니다.
이제 전원을 넣고 모터와 결선을 하면 됩니다.
모터선은 EOCR 하부의 세 단자 중 양쪽 두 단자에 하나씩 접속하면 됩니다.
o EOCR의 setting
EOCR (GMP22-2P)은 본체를 통과하는 전류량을 감지하여 설정치 이상의 전류가 설정시간이상
만큼 흐를 때, 이 전류를 고장전류로 간주하고 연결된 MAG' SW'의 조작전원을 차단하여
부하기기를 보호하는 장치입니다.
- RC(A)의 설정
EOCR 전면에는 좌우에 설정탭이 있고 가운데에 TEST버튼과 과전류감지를 표시하는 램프가
있습니다.
좌측의 RC(A)에는 4.4~22A 까지의 범위가 있는 탭이 있는데, 이 탭을 10~15A정도로 일단
설정합니다. 1.5KW의 모터에서 정격전류는 약 7A정도가 됩니다. ( P(W)=V(V) x I(A) 라는 공식에
따라 I=P/V 이므로 1500 W / 220 V = 6.82 A 입니다.) 보통정격전류의 1.5~2배 이상의 전류는
모터에 부담을 줄 수가 있으므로 10~15A 정도로 한 것입니다. 하지만 집진기의 모터축에는
FAN이 달려있고, 집진능률이나 기기의 구조등에 따라 고장을 판단하는 전류량은 달라지므로
RC(A) 탭은 각각의 기기에 따라 설정치가 다르겠지요.
-TIME(S)의 설정
EOCR 전면 우측에 있는 시간설정 탭은, 앞에서 설정된 전류가 얼마만큼의 시간만큼 흐를때
이 전류를 과전류로 간주하나를 결정합니다. 만약 3초로 설정되었다면 3초이내의 이상전류는
기기의 순간적인 과부하(이물질이 끼었다가 금방 떨어진다거나 하는..)로 무시하게 되고
3초이상의 이상전류(RC(A)에서 설정된)가 흐르면 진짜 과전류로 간주하여 회로의 전원을 차단하
는 것입니다.
초기세팅 후 집진기를 기동시켰을 때 기동과 동시에 전원이 차단되고 EOCR의 O.L 램프에
불이 와 있다면 RC(A)와 TIME(S)의 설정치를 더 올려보시기 바랍니다.
기동이 성공적으로 이루어 졌다면 집진기의 집진호스를 꽉 막아서 모터에 부담을 줘 보고
이 상태에서 3~5초 정도 지났을 때 EOCR이 동작하여 전원이 차단되는지 확인해 보시기 바랍니
다. 이런 방법을 반복적으로 해보고 정확한 설정치를 찾아내는것이 가장 좋은 방법입니다.
모터는 그 특성상 기동시에는 정격전류의 7~15배 까지의 과전류가 흐릅니다. 하지만 그 시간은
소형모터에서는 2~3초 정도로 짧으므로, 혹시 이부분을 EOCR이 과전류로 착각하지 않도록
설정치를 찾아 주십시오.
설정이 끝나고 기동이 될 때 EOCR 전면의 TEST버튼을 눌러서 전원이 차단되는지 확인해
보십시오. 또한 EOCR이 동작하여 전원이 차단되었을 때는 EOCR전면의 TEST/RESET버튼을
눌러서 EOCR을 RESET시켜 주거나 버튼스위치박스의 OFF버튼을 2~3초 정도 누르시면
EOCR의 동작이 해제가 됩니다.
배선작업중 전선의 접속은 압착단자(Y 또는 O형 터미널)를 사용하는게 좋겠지만 이는 전용의 공구가
필요합니다. 전용 압착공구가 아닌 펜치나 니퍼등으로 어설프게 눌러서 사용하면 접속부분에 과열을
발생시킬 수도 있으니 차라리 전선의 피복을 벗겨내어 단자에 단단히 접속하는게 더 나을듯 합니다.
만들어진 제어박스는 수시로 문을 열어 확인해보시며 접속부에 열이 난 흔적이나 녹아있는 전선피복
은 없는지 확인 해 보아야 합니다. 특히 제작후 사용하는 초기 며칠간은 하루에 몇번식이라도 확인해
보는것이 안전합니다.
이상으로 제작과정을 마치며 이후 의문사항이나 미비점은 보충하여 추가할 것입니다.
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