A 회로 차단기는 전기 장치와 개인을 과전류 상태로부터 보호하도록 설계된 과전류 보호 장치(OCPD)입니다. 대부분의 퓨즈와 달리 회로 차단기는 재설정할 수 있으므로 과전류 보호용으로 널리 사용됩니다. 회로 차단기는 전자석 및/또는 바이메탈 스위치를 사용하여 과전류 상태를 감지합니다.
회로 차단기 유형 및 특성
A 회로 트립 레버 핸들을 완전 OFF 위치로 이동한 다음 핸들을 ON 위치로 되돌리면 차단기가 재설정될 수 있습니다. 개인은 차단기를 재설정하기 전에 과부하의 원인이 제거되었는지 확인해야 합니다. 세 가지 유형이 있습니다. 회로 트리핑을 위한 내부 메커니즘으로 차별화된 차단기:
- 마그네틱
- 열의
- 열 자기
회로 차단기가 사용하는 내부 메커니즘에 관계없이 대부분의 회로 차단기는 다음을 제외하고 외부적으로 동일하게 보입니다. 회로 차단기 퓨즈. 회로 차단기 퓨즈는 회로 차단기의 작동 특성을 가진 나사식 OCPD입니다.
회로 차단기 퓨즈의 장점은 과부하 후 퓨즈를 재설정 할 수 있다는 것입니다. 회로 차단기는 다양한 암페어로 제공되지만 전압 일반적으로 단극 주거용 차단기의 경우 110V, 이중극 주거용 차단기의 경우 220V로 평가됩니다.
그림 1. 회로 차단기는 단극 및 이중 극 차단기를 포함하여 다양한 구성으로 제공됩니다.
서비스 패널의 회로 차단기 연결에 액세스하려면 패널 덮개를 제거해야합니다.
마그네틱
자기 회로 차단기는 소형 전자석을 사용하여 접점을 열고 닫는 방식으로 작동하는 OCPD입니다. 기본적인 아이디어는 아래와 같습니다.
그림 2. 전자기 솔레노이드는 전자기를 사용하여 작업하는 예입니다.
보시다시피, 철제 플런저는 감싼 와이어 코일로 둘러싸여 있으며 일련의 접점이 철제 플런저에 부착되어 있습니다. 코일을 통해 전류가 흐르면 철심에 부착 된 접점이 코일쪽으로 당겨집니다. 이러한 방식으로 솔레노이드 접점을 열거 나 닫을 수 있습니다. 그림은 상시 열림 및 상시 닫힘 접점을 모두 보여줍니다.
그림 3에서 볼 수 있듯이, 생성 된 자기장은인가 전류와 단위 길이 당 회전 수를 증가시키고 코일을 통해 철심을 삽입함으로써 강화 될 수 있습니다.
그림 3. 전류량을 늘리고 코일의 회전 수를 늘리고 코일을 통해 철심을 삽입하여 전자석을 강화할 수 있습니다.
자기 회로 차단기의 솔레노이드는 차단기의 전류 제한에 따라 회로를 엽니 다.
코일을 통과하는 전류가 차단기의 정격 값을 초과하면 자기 인력이 트립 레버 핸들을 활성화하고 회로를 열 수있을만큼 강해집니다. 그림 4를 참조하십시오.
그림 4. 자기 회로 차단기에서 코일을 통해 전류를 통과하면 철심에 부착 된 접점이 코일쪽으로 당겨집니다. 자기 회로 차단기의 솔레노이드는 전류 수준에 따라 접점을 열고 닫습니다.
과부하가 제거되면 트립 레버 핸들을 원래 위치로 재설정하여 회로를 다시 활성화 할 수 있습니다.
열의
열 회로 차단기는 래치 메커니즘에 부착 된 바이메탈 스트립을 사용합니다. 바이메탈 스트립은 가열 될 때 다른 속도로 팽창하는 두 개의 서로 다른 금속으로 만들어집니다. 바이메탈 스트립은 가열되면 구부러지고 접점이 열립니다. 그림 5를 참조하십시오. 바이메탈 스트립은 회로 전류에 의해 직접 가열되거나 회로 전류 증가로 인한 온도 상승에 의해 간접적으로 가열 될 수 있습니다.
그림 5. 열 회로 차단기는 래치 메커니즘에 부착 된 바이메탈 스트립을 사용하여 단락 또는 과부하가 발생할 때 회로를 엽니 다.
열 회로 차단기는 바이메탈 스트립이 구부러져이를 통해 흐르는 연속 전류의 양에 따라 스프링 장력 하에서 접점을 해제하도록 설계되었습니다. 바이메탈 스트립은 회로 차단기를 재설정하기 전에 냉각하고 실온에서 정상 상태 (크기)로 돌아 가야합니다.
회로의 열 보호는 즉각적이지 않습니다. 스트립을 가열하는 데 시간이 걸리고 스트립이 충분히 구부러져 접점이 열리게됩니다. 자기 회로 차단기는 이러한 지연으로 인해 회로가 손상 될 수있는 애플리케이션에 사용됩니다. 열 회로 차단기는 바이메탈 스트립이 냉각 된 후에 만 누름 버튼을 눌러 재설정 할 수 있습니다.
열 자기
열 자기 회로 차단기에는 단락 보호를위한 자기 트리핑 기능과 과부하 보호를위한 열 트리핑 기능이 모두 포함됩니다 (그림 6 참조).
그림 6. 열 자기 회로 차단기.
열 자기 회로 차단기는 역 시간 회로 차단기라고도합니다. 역 시간이라는 대체 이름에서 알 수 있듯이 과부하가 높을수록 회로 차단기가 열리는 데 걸리는 시간이 짧아집니다.
과부하 상태가 발생하면 과전류가 열을 생성하고 바이메탈 열 감지 요소에 의해 감지됩니다. 잠시 후 차단기의 정격 및 과부하 양에 따라 차단기가 트립되어 부하에서 전압 소스를 분리합니다. 단락이 발생하면 전자기 센서가 고장 전류에 즉시 반응하고 회로를 차단합니다.
DC 회로 차단기
DC 회로 차단기는 DC로 작동하는 전기 장치를 보호하고 추가적인 아크 소화 조치를 포함하는 OCPD입니다.
DC 회로 차단기는 비교적 새로운 technology 집에서 사용되는 대부분의 장치가 AC 및 AC 회로 차단기와 함께 작동하기 때문에 대부분의 주택 소유자에게 제공됩니다. 가정용 일반 AC 회로 차단기는 6kA 이상을 차단하는 정격입니다. 일부 제조업체에서는 AC / DC 모두에 대해 48VDC ~ 125VDC의 이중 정격 회로 차단기를 생산합니다. DC 회로 차단기는 24 VDC ~ 48 VDC PLC (프로그래밍 가능 논리 컨트롤러) 및 풍력 애플리케이션에 사용됩니다.
AC 및 DC 차단기는 형태와 기능이 비슷해 보이지만 내부적으로는 매우 다르게 작동합니다. 과부하시 AC 및 DC 회로 차단기의 내부 접점은 회로를 보호하기 위해 분리됩니다. 그러나 접점이 서로 분리되면 전류가 생성 된 에어 갭을 가로 질러 점프함에 따라 아크가 형성됩니다. 접촉 아크는 회로 차단기를 열고 닫을 때 발생하는 전기 아크입니다. 그림 7을 참조하십시오. 아크가 계속해서 에어 갭을 가로 질러 점프하면 전류가 회로를 통해 계속 흐릅니다. 이 아크는 빨리 꺼져 야합니다.
그림 7. 접촉 아크는 회로 차단기를 열고 닫을 때 발생하는 전기 아크입니다.
AC 및 DC 차단기가 아크를 소멸하도록 설계되는 방식은 매우 다르며 이것이 AC 및 DC 차단기가 상호 교환 될 수없는 이유입니다. DC 정격으로 표시된 차단기 만 DC 애플리케이션에 사용해야합니다.
AC 정격 차단기는 DC 회로에서 절대 사용해서는 안됩니다. AC 회로 차단기는 DC와 관련된 아크 문제를 처리하도록 설계되지 않았습니다. DC 회로 차단기에는 개폐시 전기 아크를 소멸하고 장치 수명을 연장하기위한 추가 아크 소화 조치가 포함됩니다.
DC 아크 억제
DC 아크는 지속적인 DC 공급으로 인해 전류가 지속적으로 흐르고 동일한 전압의 AC 공급 장치 (예 : 피크 값 및 RMS와 같은 메트릭에 표시됨)보다 훨씬 더 넓은 간격에 걸쳐 뛰어난 안정성을 제공하기 때문에 가장 소화하기 어려운 것으로 간주됩니다.
DC 회로에서 아크를 줄이려면 접점이 빠르게 분리되고 개방시 가능한 한 빨리 아크를 소거 할 수있는 충분한 에어 갭이있는 스위칭 메커니즘이어야합니다. DC 접점을 닫을 때 접점을 열 때 발생하는 동일한 문제 중 일부를 방지하기 위해 가능한 한 빨리 접점이 함께 이동해야합니다. 회로 차단기가 DC 정격이면 제조업체에서 차단기에 표시합니다.
그림 8. 일부 회로 차단기는 AC / DC 등급입니다. 이 정보는 제조업체 라벨에 명확하게 표시됩니다.
DC 회로의 단자에서 단락이 발생하면 단락 회로의 저항과 인덕턴스에 따라 전류가 작동 전류에서 단락 전류로 증가한다는 점을 언급 할 가치가 있습니다.
일부 유형의 회로 차단기는 두 가지 유형의 애플리케이션에 사용할 수있는 AC / DC 등급입니다. 이 정보는 제조업체 라벨에 명시됩니다.
AC 아크 억제
접점 세트가 열리면 AC 아크가 자동으로 꺼집니다. AC 공급 장치에는 120Hz 라인 주파수에서 작동 할 때 60 초에 XNUMX 번 극성을 바꾸는 전압이 있습니다. 번갈아 가며 호가 반주기 이하의 최대 지속 시간을 가질 수 있습니다.
AC 전류는 초당 60 회 8에 도달합니다. 그림 XNUMX을 참조하십시오. AC가 XNUMX에 도달하면 전류가 흐르지 않으므로 아크가 꺼집니다.
그림 9. AC 전류가 XNUMX에 도달하면 전류가 흐르지 않으므로 아크가 꺼집니다.
OCPD로서의 회로 차단기
회로 차단기는 단락이나 과부하가 발생할 때 자동으로 회로를 열 수있는 기계적 메커니즘이있는 과전류 보호 장치입니다. 회로 차단기는 회로를 보호하기 위해 열 및 자기라는 두 가지 작동 원리를 사용합니다.
열 회로 차단기는 가열 요소와 기계적 래칭 메커니즘으로 구성됩니다. 발열체는 일반적으로 전류가 흐를 때 가열되는 바이메탈 스트립입니다.
자기 회로 차단기는 전자석을 사용하여 과전류 상태를 감지합니다. 대부분의 자기 회로 차단기에는 열 및 자기 구성 요소가 모두 포함되어 있습니다. 자기 구성 요소는 높은 과부하 전류 또는 단락 전류로부터 회로를 보호하는 반면 열 구성 요소는 자기 구성 요소를 활성화하기에 충분하지 않은 수준의 지속적인 과부하 전류로부터 회로를 보호합니다.
DC 회로 차단기는 직류 (DC)로 작동하는 전기 장치를 보호하는 데 사용되며 추가적인 아크 소화 조치가 포함되어 있습니다. DC 회로 차단기는 비교적 새로운 기술이며 EV 충전소, 광전지 및 배터리 저장 시스템은 물론 산업용 DC 분배 네트워크에 사용됩니다.