한 캐비닛 안에서 고전압 480V 3상 케이블과 저전압 24V 또는 120V 제어 배선 및 통신 케이블을 혼합해서 사용하면 작동 오류가 발생하거나 캐비닛 내 전자 장비가 완전히 고장 날 수 있습니다. 캐비닛을 열기 전에 캐비닛 내부의 구성, 내부에서 찾아야 할 특정 배선 문제, 측정할 값, 문제 해결을 위한 간단한 방법을 먼저 파악하면 공장 현장에서 불규칙하거나 "알 수 없는" 제어 및 통신 문제를 많이 완화할 수 있습니다.
공장 현장의 캐비닛은 자동화 및 공정 제어 장비의 중앙 제어 지점으로 설계된 경우가 많습니다. 캐비닛 내부에는 전자식 프로그래밍 가능 컨트롤러(PLC), 가변 주파수 드라이브(VFD) 및 관련 통신/제어 배선이 있습니다.
시설에서 제어되는 장비는 일반적으로 480V이므로, 문제 해결과 유지보수 모두에서 이점이 있도록 480V 3상 전원을 전자 제어 장치와 동일한 캐비닛을 통해 배선해야 하는 경우가 많습니다. 이렇게 하면 한 캐비닛에서 프로그래밍 가능 컨트롤러의 표시등을 관찰하거나 모터 시동기의 3상 전압을 측정하거나 드라이브를 조정할 수 있습니다.
안전 최우선
캐비닛을 열기 전에 항상 안전을 최우선적으로 고려해야 합니다. 기술자 또는 엔지니어가 전자 제어 장치와 관련된 작업을 시작할 때 의심스러운 저전압 장비와 제어 장치로 관심의 폭을 좁히고 작업자를 위험한 전압 및 단락 전류에 노출시킬 수 있는 전압이 혼합된 캐비닛에서 작업하고 있다는 점을 쉽게 잊어버리는 것은 자연스러운 일입니다. 캐비닛 도어를 열기 전에 존재하는 전압 수준을 숙지하십시오.
산업용 제어판에는 캐비닛에서 발견되는 모든 전원 공급 장치의 정격 전압, 위상 수 및 주파수를 알려주는 튼튼하고 읽기 쉬운 레이블이 부착되어 있어야 합니다. 오래된 패널에는 레이블이 없을 수 있습니다. 이제는 패널 도어에 아크 섬광 경고 레이블이 부착되어 있는 패널이 많습니다. 아크 섬광 레이블은 일반적으로 캐비닛의 최대 전압을 제공하며 모든 공급 전압을 다루지는 않습니다. 레이블 외에도 전기 다이어그램과 공급업체 설명서를 참조해야 하며, 필요한 경우 캐비닛으로 공급되는 전압을 확인할 수 있도록 시스템을 체계적으로 살펴봐야 합니다.
일반적으로 문제가 발생할 경우에 대비하여 가능하면 캐비닛 측면에 서서 분리 장치를 작동하고 래치를 해제하고 도어를 여는 것이 좋습니다. 캐비닛 도어를 연 후에는 명백한 이상이 보이는지 또는 절연재가 타는 냄새가 나는지 확인해야 합니다. 해당하는 배선 및 제어 회로 다이어그램을 참조하여 부품 및 단자 스트립을 식별하십시오.
전자기 간섭 최소화
육안 검사의 일환으로 배선이 캐비닛에 들어가는 방식을 확인합니다. 480V 전원 도체와 저전압 제어 배선은 일반적으로 별도의 도관을 통해 연결됩니다. 현장에서 이러한 도체를 별도의 도관을 통해 연결하면 전자기 간섭 가능성을 최소화하는 데 도움이 됩니다. 현장의 도관이나 캐비닛 안에서 전원 도체가 제어 배선 및 전자 부품과 지나치게 가깝게 있으면 장비가 오작동할 수 있습니다.
전자기 간섭의 영향을 줄이려면 전원 도체를 제어 및 통신 배선과 가까운 곳에 배치해서는 안 됩니다. "근접성"에 대한 표준 거리 정의는 없습니다. 합리적인 판단에 따라야 합니다. 캐비닛 안에서 전원 도체와 제어 도체를 별도의 배선 트레이에 배치하십시오. 이유가 있어 전원 도체와 제어 배선을 서로 교차시켜야 하는 경우 전자기 간섭의 영향을 줄이기 위해 90도 각도로 교차시켜야 합니다.
전원 및 제어 회로 분리
육안 검사의 일환으로 전원 및 제어 회로가 적절하게 분리되어 있는지 확인해야 합니다. 제어 회로와 전원 회로를 쉽게 구별할 수 있도록 사용 중인 도체 크기와 색상 코딩 체계를 확인하십시오. 제어 회로 배선은 일반적으로 16AWG 또는 18AWG입니다. 일반적으로 전원 도체는 12AWG 이상이며 상당히 큰 경우가 많습니다. 접지된 도체는 절연재가 흰색 또는 회색이거나 녹색, 파란색, 주황색을 제외한 모든 색상의 절연재에 3개의 연속적인 흰색 줄무늬가 있습니다. 파란색 줄무늬가 있는 흰색의 제어 회로 배선은 DC 제어 회로의 접지 도체입니다. 주황색이거나 주황색 줄무늬가 있는 흰색의 모든 제어 배선은 주 전원 분리기를 OFF 위치로 전환한 후에도 전원이 공급되는 접지되지 않은 도체입니다. 또한 빨간색 절연체는 AC 제어 회로의 접지되지 않은 도체를 나타내며 파란색 절연체는 DC 제어 회로의 접지되지 않은 도체를 나타냅니다. 다중 도체 케이블의 일부로 캐비닛에 들어가는 도체는 다른 색 구성표를 가질 수 있습니다. 필요한 경우 배선 다이어그램을 참조하십시오.
캐비닛으로 들어오는 접지되지 않은 3상 전원 도체에는 색상 코딩 제한이 없습니다. 일반적으로 갈색, 주황색 및 노란색은 480V 위상 A, B 및 C에 각각 사용됩니다. 검은색, 빨간색 및 파란색은 각각 208V 또는 240V 위상 A, B 및 C에 사용됩니다.
요약하자면, 와이어 식별 및 분리와 관련된 경우 주의하여 캐비닛 내부에서 사용되는 색상 코딩 체계를 파악하고, 확실치 않은 경우 디지털 멀티미터로 측정하여 다양한 단자의 전압 레벨을 확인하십시오.
저전압 계기 배선
일반적으로 도체의 "꼬임 쌍선" 또는 "차폐형 케이블"은 저전압 계기 배선에서 전자기 간섭의 영향을 최소화하는 데 도움이 됩니다. 꼬임 쌍선에서는 한 도체가 지정된 인치당 꼬임 횟수로 다른 도체를 감쌉니다. 차폐형 케이블은 도체의 전체 길이를 덮는 편조선 또는 포일이 있는 꼬임 쌍선 케이블이며, 물리적 보호를 위한 열가소성 재킷도 있습니다. 꼬임 쌍선은 유도의 영향을 최소화하는 데 도움이 되며 종단될 때까지 꼬임 상태를 유지해야 합니다. 꼬임 쌍선을 덮는 편조선이나 포일은 제어 배선에 전압으로 인한 유도 전류가 발생하는 것을 방지하는 데 도움이 됩니다. 이 편조선이나 포일은 한쪽 끝에서만 접지에 연결해야 합니다 드레인 와이어는 차폐형 케이블의 전체 길이를 따라서 포일 바로 아래에 있으며 전체 케이블 길이에 대한 접점을 만듭니다. 드레인 와이어가 있는 경우 접지에 종단됩니다. 드레인 와이어는 케이블에 유도된 모든 누설 전압을 접지로 "배출"합니다.
제어 회로가 둘 이상의 지점에서 접지된 경우 제어 문제가 발생할 가능성이 매우 높습니다. 예를 들어, 케이블의 양쪽 끝에서 드레인 와이어가 접지에 연결되어 있거나 일부 지점에서 케이블 재킷이 사고로 벗겨지고 포일이 접지된 금속과 접촉하는 경우 "접지 루프"가 발생합니다. 이제 분리된 접지 사이의 전위차로 인해 불필요한 전류가 드레인 와이어와 포일을 통해 접지된 두 지점(접지 루프) 사이를 흐르게 됩니다. 캐비닛을 검사할 때 차폐형 케이블의 접지되지 않은 끝이 절연재로 마감되어 있으며 드레인 와이어나 포일이 사고로 캐비닛의 금속 부분과 접촉하지 않는지 확인해야 합니다.
전압 측정하기
육안 검사 중에 이상 현상을 모두 수정했으면 전압을 측정하여 전원 도체의 전자기 간섭이 없는지 확인해야 합니다. 적절한 등급의 디지털 멀티미터를 사용하여 전압 레벨을 측정하고 기록합니다. PLC 및 VFD와 같은 전자 장비에 대한 입력 전압은 일반적으로 정격 전압의 +/-10%로 지정됩니다. 각 입력 및 출력 현장 장치의 전압을 측정합니다. 전압이 없어야 하는 위치에 상당한 전압이 존재하는 경우 특히 주의해야 합니다. 이는 전원 도체의 유도 현상에 의해 제어 회로에 저전압이 발생했다는 의미일 수 있습니다. 이 문제의 원인이 도체의 현장 배선인 경우가 많으며 문제를 찾는 데 상당한 시간이 걸릴 수 있습니다. 제어 회로 배선에 유도되는 전압은 전원 도체를 통해 흐르는 전류가 변하므로 따라서 변합니다. 제어 회로 전압은 그에 따라 달라집니다. 이러한 변동을 식별하려면 Fluke 289 True RMS 산업용 로깅 멀티미터와 같은 기록 기능이 있는 디지털 멀티미터를 사용해야 할 수도 있습니다.
제어 배선 종단의 조임
제어 배선 종단의 조임 상태를 점검합니다. 제어 장치가 정상적으로 처리할 수 있었던 모든 전자기 유도 효과가 느슨한 종단 지점에서 악화되고 전자 입력에 영향을 미칠 수 있습니다. 일반적으로 부적절한 설치로 인해 압력 커넥터에서 와이어가 느슨해지는 경우가 많습니다. 종단 지점에서 각 개별 와이어가 커넥터나 단자 나사 아래에 고정되어 있는지 점검합니다. 모든 단자 나사를 조입니다.
전원 및 제어 배선을 적절하게 검사하고 유지보수하면 전자 제어 장비의 성능 문제가 최소화됩니다. 느슨한 제어 배선 및 단자 나사, 부적절한 접지 기법, 전원 및 전자 도체의 지나치게 가까운 배선은 부적절한 장비 작동의 가장 흔한 원인이지만 찾기 어려운 원인이기도 합니다. 캐비닛의 내용물을 파악하고, 적절한 검사를 수행하고, 제어 전압 판독값을 해석하면 이러한 알기 어려운 장비 문제를 대부분 없앨 수 있습니다.
케이블이 혼합된 캐비닛에서 전원 케이블이 문제를 일으키는 방식
전류가 도체를 통해 흐르면 도체 주위의 원형 경로를 따라 자기장이 형성됩니다. 교류 전류가 역방향으로 흐를 때 원래 자기장이 붕괴되고 새로운 자기장이 도체 주위에 반대 방향으로 형성됩니다. 이 전체 프로세스가 60Hz 교류 회로에서 초당 60회 발생합니다.
다른 도체가 이 변화하는 자기장의 영향 내에 있는 경우 전자기 유도에 대한 다음 세 가지 요구 사항이 충족됩니다.
- 전자기장이 존재합니다(전원 도체의 전류 흐름에 의해 생성됨).
- 자기장 내에 도체가 있습니다(저전압 제어 배선).
- 도체와 자기장 사이에서 상대 운동이 발생합니다. (자기장이 지속적으로 형성되고 붕괴되며 방향이 바뀝니다.)
결과적으로, 제어 배선에 전압이 생성되거나 "유도"됩니다. 이 때문에 전자기 유도라는 용어를 사용합니다. 제어 배선에서 발생하는 비정상적인 전압 및 전류 흐름을 전자기 간섭 또는 EMI라고 합니다. EMI는 PLC 또는 VFD가 잘못된 신호를 "인식"할 수 있는 충분한 전압을 생성할 수 있습니다. 또는 제어 배선의 전압이 EMI에 의해 왜곡될 수 있으며 제어 배선에서 전원이 공급되는 전자 장비가 제대로 작동하지 않게 됩니다.
제어 및 전원 회로가 모두 포함된 캐비닛의 검사 체크리스트
- 인클로저 도어를 열기 전에 캐비닛 내부의 전압 레벨을 확인합니다.
- PPE의 적절한 사용, 접근 경계 설정 등을 비롯한 모든 전기 안전 작업 관행을 준수합니다.
- 캐비닛 도어를 열 때 가능하면 옆으로 서십시오.
- 배선 및 부품에 명백한 이상이 있는지 육안으로 검사합니다.
- 색상 코딩 체계를 확인하여 제어 도체와 전원 도체를 구분합니다.
- 전원 도체와 제어 도체가 적절히 분리되었는지 확인합니다.
- 전원 배선과 제어 배선이 90도로 서로 교차하는지 확인합니다.
- 전자 장비의 전원 공급 장치에 대한 전압 레벨을 측정하고 제조업체의 정격 범위 내인지 확인합니다.
- 현장 입력 및 출력 장치의 전압을 측정하고 사양 범위 내인지 확인합니다.
- 모든 제어 종단의 무결성을 확인하고 단자 나사를 조입니다.