회로 차단기란 무엇인가: 종류와 응용

회로는 손상될 수 있으며, 이는 신뢰성을 저하시킬 수 있습니다. 따라서 전기 회로는 회로 보호 장치를 사용하여 보호해야 합니다. 일반적으로 퓨즈, 초크, 디커플링 커패시터, 제너 다이오드, 보호 다이오드 등이 전자기기를 사고로부터 보호하는 데 충분합니다. 전기 시스템에서는 같은 목적을 위해 회로 차단기도 사용됩니다. 회로 차단기는 스위치 역할을 하여 전류 흐름을 차단함으로써 전기 시스템의 손상을 방지하는 스위칭 장치의 일종으로 정의할 수 있습니다. 이 글에서는 다양한 종류의 회로 차단기를 자세히 살펴보고, 장단점, 동작 원리 등을 연구할 것입니다.

회로 차단기란?

회로 차단기는 전기 회로에서 비정상적인 전류나 결함을 감지했을 때 전기 흐름을 차단하여 과부하 및 단락 상황을 줄이는 수동 또는 자동으로 작동하는 스위칭 메커니즘입니다.

회로 차단기는 퓨즈와 동일한 기능을 수행하지만, 퓨즈와 달리 작동 시 파손되거나 소모되지 않습니다. 퓨즈와는 달리 교체할 필요 없이 결함이 인식되면 단순히 리셋할 수 있습니다. 과부하가 발생하면 회로 차단기는 손상을 방지하기 위해 회로를 열어 전류 흐름을 차단합니다. 스위치를 다시 닫아 원래 상태로 복귀할 수 있습니다. 회로 차단기는 주로 가정용, 산업용, 상업용 전기 시스템에서 손상을 방지하기 위해 널리 사용됩니다.

회로 차단기 선택 방법:

회로 차단기를 선택하려면 사양을 이해하는 것이 중요합니다. 주요 고려 사항은 다음과 같습니다:

전압 등급: 전압 등급은 회로 차단기에 인가할 수 있는 최대 전압입니다. 사용하려는 애플리케이션에 필요한 전압을 이해하고, 이를 감당할 수 있는 전압 용량의 회로 차단기를 선택하는 것이 중요합니다.

연속 전류 등급: 연속 전류 등급을 알기 위해 암페어 수치를 확인하세요. 암페어 등급은 회로 차단기가 과열 없이 견딜 수 있는 연속 전류량을 나타냅니다.

주파수: 회로 차단기가 처리할 수 있는 주파수를 확인하기 위해 암페어 수치를 고려하세요. 예를 들어, 600암페어 용량의 회로 차단기는 50~120Hz 주파수를 처리할 수 있습니다. 잘못 선택하면 에너지 손실과 과열이 발생해 효율이 저하되고 부품이 손상될 수 있습니다.

최대 차단 용량: 회로 차단기의 최대 차단 용량은 차단기를 작동시키는 결함 전류 이상이어야 합니다. 그렇지 않으면 회로 차단기가 손상될 수 있습니다.

회로 차단기 설계:

회로 차단기의 작동 방식을 이해하기 위해, 장치의 단면도를 살펴보면 기본 부품과 설계를 알 수 있습니다. 기본 회로 차단기는 다음과 같은 부품으로 구성됩니다:

단자

고정 접점

걸쇠

간단한 스위치

전자석(구리 코일)

바이메탈 스트립

또 다른 단자

회로 차단기의 종류:

주요 회로 차단기 종류는 다음 네 가지입니다:

• 공기 회로 차단기 (Air Circuit Breaker)

• 진공 회로 차단기 (Vacuum Circuit Breaker)

• 유압 회로 차단기 (Oil Circuit Breaker)

• SF6 회로 차단기 (SF6 Circuit Breaker)

회로 차단기 작동 원리:

회로 차단기는 주로 두 개의 접점을 가집니다:

이동 접점

고정 접점

일반적으로 접점은 닫혀 있어 전류가 회로를 통해 흐를 수 있습니다. 과부하나 단락이 발생할 경우, 축적된 잠재 에너지를 방출하는 메커니즘이 접점을 분리합니다. 이 메커니즘은 자기적, 공압적, 유압적 또는 스프링 작동 방식일 수 있습니다.

접점이 분리될 때 강하게 이온화된 플라즈마를 전도하는 아크가 형성됩니다. 아크는 빠르게 소멸되지 않으면 접점과 주변 장비를 손상시킬 수 있습니다. 따라서 회로 차단기에서는 아크를 진압하기 위해 냉각, 압축 또는 이온화된 매체를 신선한 가스로 교체하는 등의 여러 방법이 사용됩니다. 회로 차단기의 전압 수준과 전류 등급에 따라 적절한 아크 진압 매체가 결정됩니다.

회로 차단기 트리핑 원리:

이 회로 차단기는 회로를 보호하기 위해 두 가지 다른 트리핑 원리를 포함하고 있습니다:

• 과열 시 회로를 차단하는 열 보호 설계

• 단락 시 전자석 원리에 의한 보호 설계

1) 열 보호

이 열-전자기 회로 차단기에서는 열 보호와 전자기 보호가 유사한 원리로 병렬 작용하여 스위치 연결부를 움직입니다. 회로의 전류가 일정 수준 이상으로 상승하면 바이메탈 스트립이 휘면서 스위치 연결부와 이동 접점이 움직여 고정 접점과의 연결을 끊어 회로를 차단합니다.

2) 단락 보호

병렬로 전자기 보호는 구리 코일에서 발생합니다. 전기가 단자를 통해 흐르면 전자석이 자화되고, 전류가 클수록 전자력도 커집니다. 이 코일을 통과하는 전류가 위험한 수준에 도달하면 전자석이 충분히 강해져 내부의 작은 스풀을 움직이고, 이는 스위치 연결부와 이동 접점을 움직여 회로를 차단합니다.

소형 회로 차단기 (MCBs):

가정에서 가장 흔히 볼 수 있는 회로 차단기 유형입니다. 과부하 및 단락으로부터 전기 회로를 보호합니다. MCB는 과부하 보호를 위한 지연 열 트리핑 메커니즘과 단락 보호를 위한 자기 트리핑 메커니즘 두 가지 트리핑 방식을 갖추고 있습니다.

회로 차단기의 장단점:

회로 차단기의 장점과 단점 일부는 다음과 같습니다:

결론:

회로 차단기는 과부하 또는 결함 발생 시 전류 흐름을 차단하는 필수 안전 장치입니다. 이들의 혁신은 전기 시스템에 혁명을 일으켜 손상, 화재 위험으로부터 보호하고 효율성도 향상시켰습니다. 기술이 발전함에 따라 회로 차단기는 계속해서 적응하며 현대 전기 인프라를 보호하는 데 없어서는 안 될 장치로 남아 있습니다.