|
배선용차단기의 구조 및 동작 원리
지난 호에 이어 배선용차단기(MCCB)의 구조 및 동작원리에 대하여 알아보도록 하겠습니다. |
|
[차 례]
1. 배선용차단기의 개요
2. 배선용차단기의 구조 및 동작 원리
3. 배선용차단기의 선정 방법
4. 주요 내외부 부속장치의 용도와 사용법
5. 용도별 배선용차단기의 종류
6. 취득 규격, 표기사항 및 카탈로그 이해
7. 유지 보수 및 각종 이상현상에 대한 대처 방법
8. 자주 문의되는 질문 모음(FAQ) |
|
|
| 1. 배선용차단기 구조 |
|
지난호에서도 언급한 바와 같이 배선용차단기는 각종 기구부 및 검출부가 외부 몰드(Mold)로 쌓여져 있는 구조입니다.
[그림1]은 내,외부 구조로 외부는 Mold Case로 되어 있으며, 재질은 가소성 수지물입니다. 과거에는 경화성 수지물을 사용하였으나, 외부 충격에 쉽게 깨짐 현상이 발생되어 현재는 가소성 수지를 사용합니다.
가소성 수지는 열에 의한 변형이 경화성 수지 보다 쉽다는 단점이 있으나, 기술 개발의 발전으로 현재는 많은 업체들이 가소성 재질을 주로 사용하고 있습니다.
배선용차단기의 구성은 크게 세 부분으로 나누어집니다. 첫 번째는 위에서 설명한 Mold Case로 하부 Case와 상부 Case입니다. 두 번째는 [그림1]에서 보는 바와 같이 접점부입니다. |
 [그림1] MCCB 구조 |
 [그림2] 접점 및 소호장치 |
접점부의 상세 구조는 [그림2]와 같이 고정접점과 가동접점으로 구성됩니다. [그림2]에서 보는 바와 같이 가동접속자가 고정접속자로 이동이 되면 차단기로서는 On이 되는 것이며, 반대의 경우는 Off 또는 Trip이 됩니다. |
[그림2]에는 접점부에 접점이외의 Gride라고 하는 것이 있는데, 용도는 차단기가 On 또는 Off(Trip)할 경우, 아크(Arc)가 생성되면 이를 소호시켜주는 장치입니다. 흔히, 이것을 아크 챔버(Arc chamber)라고 불립니다. 이 소호장치의 동작원리는 병렬로 배치된 소호 Grid가 발생되는 아크(Arc)를 흡수하여 아크(Arc)를 소호시켜줍니다.
특히, 이 장치는 일반적인 On-Off 동작이외에 사고 전류에 의한 차단기가 Trip 동작시 매우 큰 아크(Arc)가 발생되는데 이 때에도 적절하게 발생되는 아크(Arc)를 신속히 소호하도록 설계되어야 합니다. |
세 번째로는 [그림1]에서 보는 바와 같이 개폐기구부입니다.
이 부분은 각종 이상상태를 감지하여 선로를 차단시켜주는 각종 매커니즘이 집약된 곳입니다. 컴퓨터로 비유한다면 CPU에 해당된다고 할 수 있는 부분입니다. 이 곳의 주요 부분은 3상 동시 Trip을 행할 수 있는 Cross-bar가 있으며 과전류 감지를 위한 과전류 트립기구부, 단락전류 등 사고 전류 보호를 위한 기구부 등이 내장되어 있습니다.
|
| 2. 과전류 트립장치의 종류 및 동작원리 |
다음으로 배선용차단기의 핵심 부분인 과전류 트립장치의 종류 및 동작원리에 대하여 알아보도록 하겠습니다.
통상 트립장치는 열동전자식(TM), 완전전자식(ODP, HM), 전자식으로 나누어지는데 이들의 차이점에 대하여 알아보도록 하겠습니다.
|
|
먼저 완전전자식(ODP, HM)이란 단어의 한자를 보면, 完全電磁式으로 표기하여 완전한 전기자기식이라는 의미를 갖습니다. 즉, [그림3]과 같이 전자석의 원리에 의해 동작하는 제품입니다.
ODP라는 용어는 Oil Dash Pot의 약자로 글자 그대로 해석하면 '용기 내부에 기름을 넣은 장치'로 이상전류를 감지하는 장치입니다. HM이란 용어도 같이 사용되는 말로 Hydraulic Magnetic의 약자입니다. |
 [그림3] 완전전자식 구조 |
동작원리를 보면 그림의 Coil 부분을 통해 전류가 흐르는데, 만약 기준치 이상의 전류가 흐르게 되면 전자석의 원리에 의해 자속이 생성되어 Oil Dash Pot(ODP) 내부의 Plunger가 이동하고 상부에 있는 Amature를 흡인하게 됩니다.
이러한 동작으로 앞서 설명한 Trip cross bar를 움직이게 하여 차단기를 Trip하게 됩니다. 이 경우는 시연트립이라고 하며 일반적인 과전류가 인가시 동작하는 원리입니다. 만약, 순간적으로 차단기에 정격전류의 8~10배 이상의 대전류가 인가시에는 위와 같이 동작하면 시간적으로 너무 늦어질 수가 있습니다. 이 경우에는 흐르는 전류가 대전류이므로 ODP 내부의 Plunger가 이동하기 전에 상부의 Amature를 흡인하여 동작하게 됩니다. 이것을 순시 Trip이라고 합니다. |
다음으로 열동전자식에 대하여 알아보겠습니다. 한자로는 熱動電磁式으로 표기되며 의미는 열에 의해 동작되는 방식임을 알 수 있습니다. 열동전자식의 명칭은 TM이라고도 표기하는데 Thermal Magnetic의 약자입니다. |
 [그림4] 열동전자식 구조 |
[그림4]에서는 열동전자식의 구조에 대하여 나타내고 있습니다. 열동전자식의 동작원리에 대하여 이해하기 위해서는 먼저 Bi-metal에 대한 이해가 필요합니다.
Bi-metal 이란 서로 특성이 다른 두 가지 금속을 접합시킨 것으로 이 금속에 열을 가하면 열 특성이 적은 금속 쪽으로 금속이 휘는 성질을 말합니다. [그림4]에서와 같이 전류는 Heater로 흐르게 되는데, 규정치 이상의 전류가 흐르면 열이 발생됩니다. 이 때 상부의 Bi-metal이 한쪽으로 휘게되어 결국은 Trip cross bar를 움직이면서 차단기가 Trip됩니다. 이 경우는 앞서 설명한 ODP와 같이 시연 Trip 동작입니다. |
마찬가지로 대전류 인가시에는 Bi-metal이 동작하기 전에 고정철심이 가동철심을 흡인하게 됩니다. 전자석의 원리에 의해 Bi-metal이 감지하여 동작하는 시간보다 빠르게 동작하여 마찬가지로 Trip cross를 동작시켜 차단시켜줍니다. 이 경우를 순시 Trip이라고 합니다. |
마지막으로 전자식에 대하여 알아보겠습니다. 전자식은 Electronic Type으로 전류 검출부를 전자화한 것입니다. |
|
제품 내부에 CT(Current Transformer)를 통하여 감지된 전류를 전자회로를 통하여 감지하여 이상전류로 판단시 석방마그네트를 이용하여 Trip crossbar를 동작시켜 차단기를 Trip시켜 줍니다. 전자식의 기본동작원리 구성도는 [그림5]와 같습니다.
상기에 거론된 검출부 중에 가장 정밀도가 높은 구조라고 할 수 있습니다. Electronic Type의 경우에는 앞서 거론된 완전전자식, 열동전자식 방식에서는 구현이 어려운 기능 구현이 가능하여 보다 정밀하고 다양한 기능이 필요한 경우에 사용됩니다. |
 [그림5] 전자식 구조 |
