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제목 [바우머] 정확도·신뢰성 제고한 회전계용 발전기 선보여
작성자 관리자
작성일자 2020-06-15
카테고리 소식
산악 철도 및 스키 리프트 드라이브를 위한 회전계용 발전기는 엄청난 하중을 받는다. 또한 정확하고 신뢰할 수 있는 속도 측정이 가능해야만 한다. 이것이 제조업체가 Baumer Hübner의 HeavyDuty 솔루션에 의존하는 이유다. 눈 덮인 산에서 가혹한 조건을 이겨내기 위해 회전계용 발전기는 어떤 기능을 가지고 있어야 할까?

바우머(BAUMER), 정확도·신뢰성 제고한 회전계용 발전기 선보여
Baumer H?bner의 회전계용 발전기 LongLife 기술에서는 정류자에 내장된 실버 트랙을 바탕으로 한다. LongLife 회전계용 발전기는 수준 높은 제어 역동, 높은 견고성, 누구도 따라잡을 수 없는 긴 수명을 위해 최고의 신호 품질을 결합한다.


수년간 케이블 웨이는 알프스의 티롤리안 쪽과 추크슈피체의 정상을 연결하고 매일 수백 명의 사람들을 해발 2천964m에 도달하게 한다. 초당 10미터 속도로 약 7분 30초가 걸리고 두 개의 500kW 강력 전기 모터가 구동합니다. 캐빈의 다양한 주행 조건(느린, 정지, 전진, 후진, 가속, 고속, 제동)을 제어하려면 속도 제어 시스템에서 높은 수준의 정확성 및 신뢰성이 요구된다. 무엇보다 승객의 안전과 편안함이 우선 돼야 한다.

하지만 케이블 웨이의 구성 요소는 어려운 조건에 노출된다: 바람, 비, 눈과 같은 환경 조건과 두 자릿수로 내려가는 겨울철 영하 온도와 여름철의 영상 온도에 이르기까지 다양하다.

Baumer Hübner의 HeavyDuty 회전계용 발전기 사용의 주요 예로는 아날로그 회전계용 발전기 TDP 0.2 LT의 경우로 특히 견고하며 동시에 회전 속도 센서를 대표한다. 정확히 "HeavyDuty"는 무엇을 의미할까?

광범위한 성능 보장으로서 HeavyDuty

바우머(BAUMER), 정확도·신뢰성 제고한 회전계용 발전기 선보여


"HeavyDuty"는 "높은 부하를 견딜 수 있음"을 의미한다. Baumer Hübner에게 이는 두꺼운 하우징 벽과 녹으로부터의 보호 그 이상을 뜻한다. HeavyDuty는 엔코더 및 회전계용 발전기가 수년간 안정적으로 작업을 수행해왔고 이로 인해 운영자를 실망하게 하지 않을 광범위한 성능을 보장한다. 산악 레일의 사용을 위해서 이는 중요한 전제 조건으로 이를 위해 몇 가지 기준이 충족돼야 한다:

가장 핵심적인 요소는 당연히 기계의 견고성이다. 케이블 웨이의 드라이브를 위한 회전계용 발전기는 회전 샤프트의 충격, 진동 또는 다른 힘으로 기능 손실 없이 오랫동안 견딜 수 있어야 한다. 회전계용 발전기에 큰 비용이 들어서가 아니라 종종 접근이 어려운 곳에 설치돼 교체 중에 시스템이 정지돼 교체 비용이 많이 들 수 있다.

단단한 벽으로 된 견고한 하우징을 시작으로 TDP 0.2 LT의 하우징은 다이 캐스트 알루미늄으로, 샤프트는 스테인리스 스틸로 만든다. 또한 내부는 충격과 진동에 강하게 구성돼야 한다. 앵커의 양면 베어링은 TDP 0.2 LT 사용 시 샤프트의 반경 방향 및 축 방향 하중의 용량이 높아진다.

또한 먼지, 오염 및 습기가 HeavyDuty 회전계용 발전기에 영향을 주어서는 안 되기 때문에, 충분한 수준의 밀폐성을 보장해야만 한다. 특히 샤프트와 전기 연결이라는 중요한 분야에서는 HeavyDuty 하우징이 잘 밀폐돼 있다. 추가로 부식 방지를 위한 적합한 재료 및 코팅은 소금물 또는 화학 물질의 영향을 방지한다.

회전계용 발전기는 전자 부품이 없기 때문에 전기장으로 인해 있을 수 있는 손상에 대해 매우 견고하다. 따라서 차폐되지 않은 전류가 흐르는 케이블 근처에서 사용하는 것이 문제가 되지 않는다. 전압 차이로 인해 전류가 샤프트를 통해 흐를 수도 있고 베어링의 윤활유가 연소해 파손될 수 있다. HeavyDuty 회전계용 발전기 내부의 전기 절연은 이러한 영향으로부터 보호한다.

마지막으로 HeavyDuty 헤비급에서 정밀도는 훌륭한 자산이다. 회전계용 발전기는 드라이브를 정확하게 제어 및 조절할 수 있도록 안정적인 신호를 제공해야 하는데, 해당 정보를 기반으로 제어 시스템은 드라이브에서 속도 편차를 감지하고 관여할 수 있다.

산악 철도와 같은 중장비에서 HeavyDuty 회전계용 발전기는 더 작은 속도 센서보다 정확도가 떨어지면 안된다. TDP 0.2 LT가 현장에서 검증되고 신뢰성이 높은 데는 합당한 이유가 있다. 이미 1천 rpm에서 60V의 출력 신호를 제공하고, 최대 작동 속도가 1만rpm이며, 속도 제어기에 최대 600V까지 사용할 수 있습니다.

전체 속도 범위에서 회전계 전압의 높은 수준의 정확도

바우머(BAUMER), 정확도·신뢰성 제고한 회전계용 발전기 선보여


회전계용 발전기에서의 구리 정류자 및 흑연 브러시의 전형적인 조합은 이미 오래됐다. 정류자에서 산화 구리 층은 균일하지 않은 접촉 저항으로 회전계 전압의 높은 파형을 유발하기 때문에, 이를 통해 낮은 회전 속도는 정확하게 기록되지 않는다.

하지만 흑연의 우수한 슬립 특성으로 브러시의 내구성이 높아집니다. 귀금속 브러시는 정류자에 전도성이 높은 "파티나"를 적용하기 때문에 낮은 회전 속도를 감지하기 위해서는 구리 정류자 및 실버 흑연 브러시의 조합이 더 적합하지만 이러한 솔루션은 오일, 그리스 또는 황과 소금을 함유한 공기와 같은 환경에서 부정적인 영향을 받을 수 있다.

이러한 조건에서는 파티나가 형성되지 않기 때문에 전체 속도 범위에서 우수한 전송 특성이 손실된다. 또한 금속이 함유된 브러시가 구리에 직접 작동하기 때문에 마모가 증가한다.

Baumer Hübner는 언급된 방법의 긍정적인 특성을 서로 결합하고 부정적인 특성은 제거하는 기술로 1987년 LongLife®라고 하는 회전계용 발전기 기술 특허를 받았다. 특수한 공정에서 회전계의 유형에 따라 Baumer Hübner는 비교적 작은 회전계 전류로 인해 좁을 수도 있는 하나 또는 두 개의 대형 실버 트랙을 정류자 표면에 삽입한다.

TDP 0.2 LT에는 이러한 두 개의 실버 트랙이 있습니다. 이를 통해 어려운 조건에서도 항상 낮은 접촉 저항을 유지할 수 있다. 이로 인해 정전압이 60mV/min-1인 TDP 0.2 LT에서 회전속도 범위가 0.08부터 최대 1만min-1까지 광범위하게 감지 가능하며 최대 회전 속도는 기계적 뿐만 아니라 전기적으로 제한된다. 따라서 TDP 0.2 LT의 동적 범위는 1 : 12만 5천 이다. Baumer Hübner의 특수 브러시 및 LongLife 정류자는 볼 베어링 수명을 초과하는 유지 보수가 필요 없는 내구성을 보장한다.

스키 리프트에도 적용되는 LongLife®

바우머(BAUMER), 정확도·신뢰성 제고한 회전계용 발전기 선보여


매년 산 정상에 수백만 명의 스키를 타는 사람들을 운반하는 스키 리프트에서 드라이브 제어에 대한 요구 사항은 상당히 까다롭다. 이 때문에 제조업체는 승객의 안전을 보장하기 위해 여러 번의 테스트를 통해 입증된 회전계용 발전기에 의존한다. 이는 한파, 대설, 찬 바람에도 장비가 안정적으로 기능하도록 보장한다.

속도 제어가 가능한 드라이브는 부드러운 작동 및 가변 주행 속도를 위해 오늘날 스키 리프트에서 일반적으로 적용한다.

제조업체 Baumer Hübner도 수십 년간 GMP 1.0과 같은 아날로그 회전계용 발전기를 사용해 왔다. 이는 스텝 업 컨버터 및 체인 휠 드라이브를 통해 천천히 회전하는 케이블 휠과 직접 연결됩니다.

이를 통해 제어 회로에서 모터 드라이브의 로스트 모션이 차단되고 그러한 가혹한 환경 조건에서도 충분한 속도 설정값 신호가 생성된다. 또한 GMP 1.0에는 접촉 저항이 낮고 감지 속도 범위가 넓어 측정 값의 양호한 전송이 가능한 이중 실버 트랙이 있다. 견고한 구조 및 일정한 온도 보상으로 눈 덮인 산과 같은 거친 환경에서 이상적이다.

Baumer Hübner는 부하 부담이 높은 회전계용 발전기 및 엔코더에서 50년 이상의 경험으로 소형 하우징 형태에서 대형 엔코더에 이르기까지 신뢰할 수 있고 정확하며 수명이 긴 옵션의 광범위한 포트폴리오를 제공한다.

또한 관련된 모든 아날로그 및 디지털 인터페이스를 지원하며 부정적인 영향을 영구적으로 이겨낼 수 있는 모든 기능을 갖추고 있다. 산악 철도 및 스키 리프트 적용 사례는 사용자가 수준 높은 요구 사항에 맞는 HeavyDuty 등급의 오리지널리티 제품으로 올바른 선택을 했다는 것을 잘 나타내고 있다.
 
 
출처 : [산업일보] 김우겸 기자