1. 핵심 전력 구성 요소 : 캐비닛의 "에너지 변환 허브"

1.1 주파수 변환기 (캐비닛의 코어)

• 기능 : 고정 주파수 전원 공급 장치 (50/60Hz)를 취하고 내부 IGBT 전원 모듈을 사용하여 전류를 빠르게 전환하여 조정 가능한 주파수 및 전압을 갖춘 3 상 출력으로 변환합니다. 이를 통해 AC 모터는 스티플 속도 조절, 소프트 스타트 (갑작스런 스타트 업에서 기계적 충격을 피함) 및 에너지 효율을 달성 할 수 있습니다.
• 선택 : 모터의 정격 전력, 풀로드 전류 및 하중 유형 (예 : 가변 토크 대 컨베이어/호이스트 하중이 일정한 토크를 가진 팬/펌프 하중)에 의해 결정됩니다.
• 사례 연구 : 수처리 공장 팬 시스템 :
  시립 수처리 공장은 폭기 팬을 위해 75kW 인버터를 설치했습니다. 이전에는 팬들이 24 시간 24/7까지 가면서 과도한 에너지를 소비했습니다. 인버터의 출력 주파수를 실제 산소 수요 (수질 센서를 통해 조정)와 일치시킴으로써 플랜트는 팬 에너지 소비를 매년 32% 줄였습니다. 소프트 스타트 함수는 또한 시동 중에 플랜트의 오래된 회로 차단기를 트립 한 "전류 서지"를 제거했습니다.

1.2 회로 차단기

• 기능 : 주요 전원 스위치 역할을하여 격리 및 단락 보호를 제공합니다. 심각한 단락 (예 : 손상된 모터 권선)이 발생하면 밀리 초 이내로 주요 전력을 차단하여 화재 또는 구성 요소 소진을 방지합니다.
• 위치 : 일반적으로 전원 흡입구 앞쪽에 캐비닛에 설치됩니다.
• 사례 연구 : 자동차 조립 라인 :
  자동차 공장의 컨베이어 시스템은 금속 샤드가 모터 하우징에 빠졌을 때 단락이 발생했습니다. 인버터 캐비닛의 200A 메인 회로 차단기는 즉시 트립되어 결함이있는 컨베이어로 전력을 절단합니다. 이로 인해 인버터 및 기타 업스트림 구성 요소가 손상되어 다운 타임을 45 분으로 제한했습니다 (단락이 퍼진 경우 예상 8 시간).

1.3 접촉기

• 기능 : 작은 제어 전류를 사용하여 큰 전력 전류를 전환하여 깨지기 쉬운 제어 회로를 보호합니다. 인버터 캐비닛의 일반적인 유형은 다음과 같습니다.
  • 메인 회로 컨택 터 : 인버터의 전원 공급 장치를 제어합니다 (때로는 회로 차단기 가이 역할을 처리하면서 단순화 된 설계에서 생략됩니다).
  • 전력 주파수/인버터 스위칭 컨택 터 : 인버터가 실패하면 모터를 그리드 전원 (50/60Hz)으로 전환하여 생산 연속성을 보장합니다.
  • Control Loop Contactor : 냉각 팬 또는 히터와 같은 보조 장비를 관리합니다.
• 사례 연구 : 식품 가공 공장 냉동고 컨베이어 :
  냉동 식품 공장은 인버터에 의존하여 동결 효율을 위해 컨베이어 속도를 조절합니다. 갑작스런 인버터 결함 중에 전력 주파수/인버터 컨택 터는 컨베이어를 그리드 전력으로 자동 전환했습니다. 이로 인해 2 톤의 부분적으로 얼어 붙은 닭고기가 손상되는 것을 막고 인버터가 수리 될 때까지 (6 시간 창)까지 생산 라인을 유지했습니다.

1.4 과부하 보호기

• 기능 : 인버터 자체는 과부하 보호 기능을 제공하지만 모터가 그리드 전원 (바이 패스 모드)에서 실행될 때 실패합니다. 모터를 바이 패스 모드로 보호하기 위해 열전기 또는 모터 보호 회로 차단기가 추가됩니다.
• 사례 연구 : 창고 지게차 충전소 :
  물류 창고는 인버터 구동 지게차 충전기를 사용합니다. 인버터의 바이 패스 모드가 유지 보수를 위해 활성화되면 지게차 배터리가 잘못되면 모터가 정격 전류의 150%를 끌어 들였습니다. 오버로드 보호기는 20 초 이내에 트립되어 모터가 과열 및 연소되는 것을 방지하여 1,200 달러의 모터 교체 비용을 절약합니다.

2. 보상 및 억제 요소 : "전력 품질 수호자"

2.1 입력/출력 반응기

• 입력 반응기 (Inlet Wire Reactor) : 그리드와 인버터 사이에 설치됩니다.
  • 기능 : 인버터 (센서 또는 PLC와 같은 다른 장비를 방해 할 수 있음)에서 고조파 오염을 줄이고 그리드 측 전압 스파이크를 완화하며 전력 계수 (전기 요금 감소)를 강화합니다.
• 출력 반응기 : 인버터와 모터 사이에 설치됩니다.
  • 기능 : 인버터에서 고주파 고조파를 억제하고, 긴 케이블에서 용량 성 충전 전류를 줄이고, 운동 단열 수명을 연장하며, 전자기 간섭 (EMI)을 줄입니다. 50 미터 이상의 모터 케이블에 중요합니다.
• 사례 연구 : 태양 전지판 설치 (원격 농장) :
  원격 농장은 100kW 인버터를 사용하여 관개 펌프의 태양열 전력을 변환합니다. 모터 케이블은 캐비닛에서 펌프까지 80 미터입니다. 출력 반응기가 없으면 고주파 고조파로 인해 펌프 모터가 과열되어 3 개월마다 실패했습니다. 100A 출력 반응기를 설치 한 후, 모터의 작동 온도는 12 ° C로 떨어졌고 수명은 2 년 이상 연장되었습니다.

2.2 EMC 필터

• 기능 : 인버터에서 고주파 전자기 간섭 (EMI)을 차단하여 전력선 또는 공기를 통해 확산되지 않고 민감한 장비 (예 : PLC, 온도 센서 또는 무선 통신 장치)를 방해합니다. EMC 표준 (예 : CE, FCC)을 준수합니다.
• 사례 연구 : 제약 공장 청정 실 :
  제약 플랜트의 인버터 구동 믹싱 기계는 깨끗한 실의 압력 센서를 방해하는 EMI를 유발했습니다. 이로 인해 잘못된 경보와 불필요한 셧다운이 발생했습니다. 인버터 캐비닛에 EMC 필터를 설치하면 간섭이 제거되어 잘못된 경보가 90% 감소하고 엄격한 FDA 청소실 규정을 준수합니다.

2.3 서지 보호자

• 기능 : 번개 또는 그리드 스위칭으로 인한 과전압 서지를 흡수하여 고가의 인버터 및 전자 구성 요소를 보호합니다.
• 사례 연구 : 야외 통신 타워 인버터 :
  통신 회사의 야외 인버터 캐비닛 파워 타워 냉각 팬. 뇌우 중에 번개로 인한 서지가 그리드에 부딪쳤다. 서지 보호기는 과도한 전압을지면으로 전환하여 인버터와 팬이 손상되지 않았습니다. 그것 없이는 8,000 달러의 인버터가 파괴되어 24 시간의 타워 중단이 발생했을 것입니다.

3. 제어 및 측정 구성 요소 : "지능형 뇌와 감각"

3.1 PLC (프로그래밍 가능한 로직 컨트롤러)

• 기능 : 복잡한 인버터 시스템의 "뇌". 버튼, 센서 또는 상위 레벨 컴퓨터에서 신호를받은 다음 사전 설정 로직을 통해 인버터의 시작/셧다운, 속도 및 방향을 제어합니다. 또한 다른 장비 (예 : 컨베이어, 펌프)와 연계 할 수 있습니다.
• 사례 연구 : 자동화 된 병입 선 :
  음료 공장의 병 링 라인은 PLC를 사용하여 병 피팅 컨베이어의 경우 하나와 캡핑 머신 용 2 개의 인버터를 조정합니다. PLC는 컨베이어의 병 흐름 (Photoeye 센서로 감지)을 기준으로 캡핑 기계의 속도를 조정합니다. 이로 인해 병 걸이를 40% 감소시키고 생산 효율을 15% 증가시켰다.

3.2 릴레이

• 기능 : 저전압 회로에서 제어 신호를 분리, 변환 또는 증폭시킵니다. 예를 들어, PLC의 24V 출력은 릴레이를 제어하고, 이는 220V 접촉기 코일을 트리거합니다 (PLC를 고전압으로부터 보호).
• 사례 연구 : 쇼핑몰의 HVAC 시스템 :
  쇼핑몰의 인버터 구동 HVAC 팬은 릴레이를 사용하여 "일"(고속)과 "밤"(저속) 모드 사이를 전환합니다. PLC는 24V 신호를 릴레이로 보냅니다. 이는 야간 모드 팬 속도의 컨택 터를 활성화시킵니다. 이 간단한 설정은 고전압 전류로 인한 PLC 손상없이 안정적인 모드 전환을 보장합니다.

3.3 전원 공급 장치 스위칭

• 기능 : AC 220V/380V 그리드 전력을 안정적인 DC 24V로 변환하여 PLC, HMIS, 센서 및 릴레이와 같은 저전압 구성 요소에 전원을 공급합니다.
• 사례 연구 : 산업 오븐 온도 제어 :
  산업용 오븐은 인버터를 사용하여 팬 속도 (열 분포 제어)를 조절합니다. 스위칭 전원 공급 장치는 오븐의 온도 센서 및 PLC에 24V를 제공합니다. 그리드 전압이 변동 (200V와 240V)이 변동하더라도 스위칭 전원 공급 장치는 정확한 온도 판독 값과 일관된 팬 속도를 감지하는 꾸준한 24V 출력을 유지했습니다.

3.4 HMI (휴먼-머신 인터페이스)

• 기본 HMI (버튼, 표시기, 전송 스위치) : 수동 제어 (예 : 비상 정지 버튼) 및 상태 피드백 (예 : "인버터 실행"의 녹색 표시등)을 제공합니다.
• 터치 스크린 HMI : 매개 변수 설정 (예 : 인버터 주파수 조정), 실시간 상태 모니터링 (예 : 모터 전류), 결함 경보 (예 : "과전압") 및 히스토리 데이터 로깅에 대한 그래픽 인터페이스를 제공합니다.
• 사례 연구 : 공장 바닥 인버터 함대 :
  15 개의 인버터 캐비닛이 설치된 터치 스크린 HMI가있는 제조 공장. 운영자는 이제 HMI에서 직접 팬 속도를 조정하고, 에너지 소비 데이터를보고, 결함 (예 : "E05 : Overload")을 직접 문제 해결하여 1 시간에서 10 분 사이의 사소한 문제를 해결할 시간을 차지할 수 있습니다.

3.5 기기 측정

• 기능 : 연산자가 성능을 모니터링하고 이상을 감지 할 수 있도록 실시간 시스템 매개 변수 (전압, 전류, 주파수, 전력)를 표시합니다.
• 사례 연구 : 데이터 센터 UPS 인버터 :
  데이터 센터의 UPS 시스템은 인버터를 사용하여 백업 전원을 제공합니다. 캐비닛의 ammeter 및 voltmeters는 인버터의 출력 전류 및 전압을 표시합니다. 최근 그리드 중단 동안 운영자는 현재 스파이크가 정격 값의 120%로 스파이 킹되어 비정규 서버를 폐쇄하여 인버터가 트립되는 것을 방지하고 핵심 IT 장비의 중단없는 전력을 보장하는 것을 발견했습니다.

4. 기타 보조 구성 요소 : "숨겨진 안정제"

4.1 전류/전압 변압기

• 기능 : 계측기, PLC 또는 인버터 자체에 의한 측정을 위해 높은 주 루프 전류/전압 (예 : 500A/400V)을 작은 안전한 신호 (예 : 5A/100V)로 스케일링합니다.
• 사례 연구 : 제철소 롤링 머신 :
  제철소 롤링 머신은 600A 인버터를 사용합니다. 전류 변압기는 600A 주 전류를 5A 신호로 줄이며, 이는 PLC로 전송됩니다. PLC는이 신호를 사용하여 과부하를 감지합니다. 전류가 550a를 초과하는 경우 경보를 트리거합니다. 이로 인해 과도한 하중으로 인해 롤링 머신이 방해되는 것을 방지했습니다.

4.2 브레이크 장치 및 브레이크 저항

• 기능 : 모터가 전원 (예 : 무거운 하중을 낮추거나 팬을 정지로 낮추는 크레인)을 생성 할 때, 재생 에너지는 인버터의 DC 버스로 돌아와 전압 스파이크를 유발합니다. 브레이크 유닛은 브레이크 저항기를 활성화 하여이 에너지를 열로 소산하여 과전압으로 인해 인버터가 트립되는 것을 방지합니다.
• 사례 연구 : 건설 크레인 :
  건축 크레인은 인버터를 사용하여 리프팅/하강 속도를 제어합니다. 10 톤의 강철 빔을 낮추면 모터는 발전기 역할을하며 에너지를 인버터로 다시 공급합니다. 브레이크 장치와 저항기는이 에너지를 소산하여 DC 버스 전압을 안정적으로 유지했습니다. 그들 없이는 인버터가 하루에 10 번 이상 걸려 건설이 중단되었을 것입니다.