몇 년 전 공장 견학 중 대형 기중 차단기 앞에 처음 섰던 때가 기억납니다. 그것은 작은 냉장고만한 크기였고, 나를 안내해 준 전기 기술자는 "이것은 작은 마을을 밝히기에 충분한 전류를 차단할 수 있지만 내부는 실제로 포기할 때를 아는 멋진 스위치일 뿐입니다."라고 말했습니다.
그는 틀리지 않았습니다. 그 중심에는기중 차단기– 또는 우리 대부분이 부르는 ACB – 모든 회로 차단기가 수행하는 작업을 수행합니다. 즉, 정상일 때 전류를 전달하고 문제가 발생하면 전류를 중지합니다. 그러나 특히 산업 환경에서 우리가 이야기하고 있는 종류의 전류에 대해 어떻게 그렇게 하는지는 이해할 가치가 있습니다.
기본 직업
ACB는 일반적으로 600V 미만의 저전압 작업용으로 설계되었지만 모든 종류의 애플리케이션에서 볼 수 있습니다. 그들은 개폐 장치 세계의 거물이며 경우에 따라 수백 암페어에서 최대 6300암페어까지의 전류를 처리합니다. 변압기, 발전기, 주 배전반 등 무언가가 고장나더라도 안전하게 고장이 나기를 바라는 장소를 보호하는 제품을 찾을 수 있습니다.
이름의 "공기" 부분은 접점이 열릴 때 차단기가 아크를 끄기 위해 사용하는 매체를 알려줍니다. 다른 재료를 사용하는 오일 또는 SF6 차단기와 달리 ACB는 대기압의 일반 공기에서 바로 작동합니다.
내부 내용이 중요합니다
작업을 시작하기 전에 실제로 이러한 항목 중 하나에 무엇이 들어 있는지 이야기해 보겠습니다.
주 접점은 정상 작동 중에 전류를 전달하는 접점입니다. 이는 용접 및 침식에 저항하는 은-텅스텐 또는 유사한 합금으로 만들어집니다. 차단기가 닫히면 스프링 압력에 의해 이들 접점이 서로 눌려 전류가 흐릅니다.
이러한 기본 접점 위나 주변에는 아크 접점이 있습니다. 이는 차단기가 열렸을 때 피해를 입도록 설계되었습니다. 주전원이 닫히기 전에 접촉하고 주전원이 열린 후에 분리되므로 주 전류 전달 표면 대신 아크가 형성됩니다.{2}} 스마트한 디자인.
그런 다음 아크 슈트(arc chute)가 있습니다. 금속판 더미는 아크가 더 작은 세그먼트로 분할되어 자체적으로 유지될 수 없을 때까지 냉각되도록 배열됩니다. 호가 통과해야 하는 미로처럼 생각하고, 호가 끝에 도달할 때쯤에는 에너지가 고갈됩니다.
작동 메커니즘은 모든 것을 움직이는 것입니다. 대형 ACB에서 이는 저장된 에너지 메커니즘인 경우가 많습니다. 스프링은 수동으로 또는 소형 모터로 충전되어 작업자가 핸들을 어떻게 움직이는지에 관계없이 일정한 속도로 접점을 닫거나 열 수 있습니다.
정상 작동 - 전류 통과
모든 것이 잘 작동하면 ACB는 그 자리에 앉아서 제 역할을 수행합니다. 전류는 한쪽 단자를 통해 들어오고 접점을 통과한 후 다른 쪽 단자로 나갑니다. 열, 자기 또는 전자식 트립 장치는 전류를 지속적으로 모니터링합니다.
열{0}}자기 차단기에는 통과하는 전류에 따라 가열되는 바이메탈 스트립이 있습니다. 정상적인 전류는 따뜻하게 유지하지만 구부릴 만큼 충분하지는 않습니다. 전류에 비례하는 자기장을 생성하는 자기 코일도 있습니다.
최신 전자 트립 장치에서는 각 위상의 변류기가 문제를 감시하는 마이크로프로세서에 신호를 공급합니다. 이는 훨씬 더 정확하며 다양한 트립 곡선 및 기능에 맞게 조정될 수 있습니다.
일이 잘못될 때 - 여행 순서
여기가 흥미로워집니다. 하류에서 단락이 발생한다고 가정해 보겠습니다. 전류는 밀리초 안에 최대 수천 암페어까지 발사합니다.
열-자기 차단기에서는 높은 전류가 코일 주위에 즉시 강력한 자기장을 생성합니다. 필드는 메커니즘을 작동시키는 전기자를 잡아당겨 접점을 엽니다. 이는 사이클의 절반도 안되는 약 10밀리초 안에 발생합니다.
전자적으로 트립된 차단기에서 마이크로프로세서는 과전류를 감지하고 션트 트립에 신호를 보내거나 자기 래치를 해제합니다. 어느 쪽이든 작동 메커니즘이 해제됩니다.
아크 - 그리고 그것을 죽이는 방법
접점이 분리되기 시작하면 전압은 갭을 통해 전류 흐름을 유지하려고 합니다. 공기가 이온화되어 전도성을 띠고 아크가 형성됩니다. 이 아크는 수천 도의 온도에 도달할 수 있습니다. 그대로 두면 접점이 파괴되고 무언가가 녹을 때까지 계속 전도됩니다.
이것은 아크 슈트가 유지되는 곳입니다. 움직이는 접점이 멀어지면서 아크는 전류 자체에 의해 자기적으로 날아가거나 기계적으로 유도되어 금속판 스택으로 위쪽으로 그려집니다. 각 플레이트는 호를 일련의 더 작은 호로 분할합니다. 각 분할은 전압 강하를 추가하고 플레이트는 아크를 냉각시킵니다. 결국 모든 작은 아크를 유지하는 데 필요한 전압이 시스템이 제공할 수 있는 수준을 초과하고 아크가 소멸됩니다.
일반적인 ACB의 경우 전체 프로세스는 25~40밀리초 정도 소요됩니다. 즉시는 아니지만 피해를 제한할 만큼 빠릅니다.
저장된 에너지 – 빅 브레이커가 근육에 의존하지 않는 이유
대형 ACB를 수동으로 조작해 본 적이 있다면 핸들만 뒤집는 것이 아니라는 사실을 아실 것입니다. 먼저 레버를 펌핑하거나 모터를 작동시켜 스프링을 충전합니다. 저장된 에너지는 얼마나 느리게 움직이든 상관없이 빠르고 강력하게 접점을 닫는 것입니다.
접촉 속도가 아크 소멸에 영향을 미치기 때문에 이는 중요합니다. 천천히 닫으면 접촉이 완전히 이루어지기 전에 바운스되거나 아크가 발생할 수 있습니다. 천천히 열면 호가 너무 오래 머물게 됩니다. 저장된 에너지 메커니즘은 항상 일관된 속도를 보장합니다.
ACB와 소형 차단기의 차이점
사람들은 때때로 ACB를 다음과 혼동합니다.성형 케이스 차단기또는 MCCB. 둘 다 어떤 의미에서는 공기 차단기이지만 ACB는 일반적으로 더 크고 연속 전류 정격이 더 높으며 종종 더 정교한 보호 및 모니터링을 포함합니다.
ACB는 또한 서비스가 가능하도록 설계되었습니다. 열어서 접점을 검사하고 아크 슈트를 교체하고 설정을 조정할 수 있습니다. 성형 케이스 차단기는 일반적으로 밀봉되어 있습니다. 완료되면 전체 장치를 교체합니다.
또 다른 차이점은 오류 전류를 처리하는 방법에 있습니다. MCCB는 전류를 제한하도록 설계되었습니다. 즉, 너무 빨리 차단되어 오류 전류가 최대치에 도달하지 않습니다. ACB는 다운스트림 장치가 문제를 해결하는 동안 짧은 시간 동안 오류를 견딜 수 있도록 제작되었습니다. 이 선택성은 분기 회로의 모든 작은 오류에 대해 주 차단기가 트립되는 것을 원하지 않는 대규모 시스템에서 매우 중요합니다.
일반적인 오해
사람들이 ACB가 더 이상 사용되지 않으며 진공 또는 SF6으로 대체된다고 말하는 것을 들었습니다. 저전압에는 해당되지 않습니다. 공기는 자유롭고 누출되지 않으며 특별한 취급이 필요하지 않습니다. 1000V 미만의 전압에서는 공기 차단기가 여전히 중요한 역할을 합니다.
또 다른 하나는 모든 ACB가 동일하다는 것입니다. 그렇지 않습니다. 일부는 간단한 열 트립을 사용하고 다른 일부는 건물 관리 시스템과의 통신을 통해 완전한 마이크로프로세서 제어 기능을 갖추고 있습니다. 기본 원리는 동일하지만 정교함은 매우 다양합니다.
그리고 저를 미치게 만드는 말은: "만약에 문제가 생기면 재설정하고 다시 켜세요." 아뇨. 왜 넘어졌는지 먼저 알아내세요. 차단기는 아무 이유 없이 내려가지 않습니다.
마무리
그렇다면 공기 회로 차단기는 어떻게 작동합니까? 필요할 때 전류를 전달하고, 전류가 안전 수준을 초과하는 경우를 감지하고, 접점을 열어 해당 전류를 차단하고, 공기의 특성과 영리한 기계 설계를 사용하여 발생하는 아크를 소멸시킵니다. 이 작업은 특수한 가스나 오일 없이도 안정적이고 반복적으로 수행됩니다.
다음에 변전소나 공장을 지나갈 때 그 금속 상자 내부에서 무슨 일이 일어나고 있는지 알게 될 것입니다. 그리고 수년 동안 조용히 자리에 앉아 작업을 수행해야 할 순간을 기다리게 하는 엔지니어링에 감사하게 될 것입니다.
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