배선용차단기(MCCB) 정의

 

 

 

안녕하세요. 잡식왕입니다. 

 

 

전기설비 사용 중에 예상치 못한 과부하 및 단락으로부터 제품을 보호하고 화재를 예방하는데 가장 핵심 부품은 배선용 차단기 입니다. 과거에는 메인차단기용으로 누전차단기(NFB, No Fuse Breaker)를 사용하였지만 최근에는 누전차단기 대신에 배선용차단기를 주로 사용하고 있습니다. 

 

오늘은 배선용 차단기(MCCB)의 기능, 용어 및 동작원리에 대해 같이 공부해 보도록 하겠습니다. 

 

Let's study~

 

 

목차

 

 

배선용 차단기(MCCB, Molded Case Circuit-Breaker)의 정의

 

배선용 차단기의 역할

 

배선용 차단기 용량 단위

 

배선용 차단기 동작원리

 

배선용차단기 명판 설명 (용어 정의)

 

 

 

배선용 차단기(MCCB, Molded Case Circuit-Breaker) 정의

 

 

배선용 차단기(MCCB)는 전류 이상을 감지하여 선로가 열에 의해 타서 손상되기 전, 선로를 차단하여 주는 배선 보호용 기기입니다. KS C 8321에서 차단기는 "개폐 기구, 트립 장치 등을 절연물의 용기 내에 일체로 조립한 것이며, 통상 사용 상태의 전로를 수동 또는 절연물 용기 외부의 전기 조작장치 등에 의하여 개폐할 수가 있고, 또 과부하 및 단락 등일 경우 자동적으로 전로를 차단하는 기구"로 정의하고 있습니다. 

 

 

배선용 차단기의 역할

 

 

배선용 차단기(MCCB)는 회로에 이상이 생겼을 때 전로를 차단함으로써 기기의 고장이나 화재 발생을 방지하는 기기로서 과부하 차단 및 단락전류와 같은 사고전류를 차단하는 역할을 합니다. 퓨즈를 사용하지 않기 때문에 NFB(No Fuse Breaker)라고 부르기도 합니다. 

 

※ 과부하 (Overload)

 

표준 정격을 초과하여 장비가 작동되거나 전선의 정격전류 용량이 초과되었을 때, 이상 상태가 긴 시간 동안 지속되면 기계가 손상되거나 위험한 과열 상태가 됩니다. 즉 과부하는 전가기가 가 허용할 수 있는 전류 값을 초과한 상태로, 이상태가 지속되면 전선에 뜨거운 열이 발생되어 전기 화제로 이어질 수 있습니다.

 

※ 단락 (합선, Short-circuit)

 

단락은 전기가가 공급되는 두 가닥의 선이 직접 연결되는 상태로, 순간 높은 전류가 흐르게 되어 스파크가 발생하고 열이 나거나 불꽃이 발생되는 상태를 말합니다. 

 

 

 

배선용 차단기 동작원리 

 

 

MCCB내부에는 Bi-Metal(바이메탈)이라는 금속이 들어있습니다. 바이메탈이란 특성이 두 가지 금속을 접합시킨 것으로 열을 가하면 열 특성이 적은 금속 방향으로 휘게 될 것입니다. 

 

이때 바이메탈에 규정치 이상의 전류가 흘러 저항 열이 발생하면 열 특성이 적은 쪽으로 휘게 되고 트립 바가 회전하면서 트립이 이루어집니다. 

 

 

 

배선용 차단기 용량 단위

 

 

- AT(Ampere Trip, 차단기 트립 용량)

 

차단기에 특정 이상의 전류가 흘렀을 때 안전하게 차단되는 전류로, 30A, 50A, 100A 등의 차단기를 언급할 때 이 AT 용량을 말하는 것입니다. 차단기 용량에서 AT는 트립 용량, 즉 안전하게 통전시킬 수 있는 최대 용량의 전류입니다. 

 

실제 그 차단기의 전기적인 트립 전류를 나타내는 것이다. 즉 정격 상태에서 안전하게 흘릴 수 있는 최대 전류치이다. 

 

 

- AF(Ampere Frame, 차단기 프레임 용량)

AF는 프레임 용량으로 과부하, 단락(합선) 등의 사고 시 화재, 폭발 등이 발생하지 않고 흘릴 수 있는 최대 용량의 전류입니다. KS 규정에서 암페어 프레임의 정의는 "차단기의 그룹을 표시하는 용어로써 어떤 범위의 전류 정격에 대해 차단기의 외형 치수는 공통이다. 프레임의 크기는 그룹의 최대 정격에 상응하는 전류를 암페어를 표시한다"라고 되어 있습니다. 즉 AF는 차단기의 크기를 분류하는 단위입니다. 

 

즉 과전류 발생 시 차단기 외부 케이스가 파손되지 않고 견딜 수 있는 용량을 의미합니다. 

 

일반적으로 AF 용량은 30, 50, 60, 100,.... 1200 등으로 생산되는데 AT 값에 관계없이 각 AF 용량에 따른 차단기 크기는 동일합니다. 예를 들면 125AF/125AT, 125AF/100AT, 125AF/75AT는 차단기 외형 프레임 크기는 동일하고 단지 차단 전류(AT) 값만 다른 것입니다. 

 

 

- kA (정격 차단 전류) 

 

단락(합선)이 되면 순간적으로 엄청난 전류가 흐르는데 최대로 커버할 수 있는 전류를 의미합니다. 

 

 

 

배선용 차단기 명판 설명(용어 정의)

 

[LS산전 MCCB ABS 103C, 125AF/125AC]

 

 

① AF(Ampere Frame) : Frame(프레임)은 차단기의 몸체를 의미합니다. 위 명판에서 125AF라고 표시되어 있고 이는 차단기 몸체가 125A까지 버틸 수 있다는 의미가 됩니다. 일반적으로 AF와 AT는 같거나 AF가 AT보다 조금 크게 나옵니다. (단 AT가 AF보다 높을 수는 없습니다.)

 

 

② AT(Ampere Trip) : 차단기가 트립되는 전류를 의미합니다. 흔히 차단기 용량을 말할 때 이 AT 값을 말하는 것입니다. 위 명판 중간에 125A라고 쓰여 있습니다. 이는 차단기가 125A 이상일 때 트립이 된다는 의미입니다.

 

 

③ P(pole) : 차단기의 입력단자수입니다. 3P라고 표시되어 있으면 입력 전원 단자가 3개라는 의미입니다. 

 

 

④ Ue : 정격 사용전압을 의미합니다. 위 차단기는 690V, 480/500V, 415/460V, 380V, 220/240V, 500V의 여러 정격전압을 사용할 수 있습니다. 

 

 

⑤ Icu(Ultimate Short-circuit Breaking Capacity, 극한 단락 차단용량) : 차단기에서 단락전류가 흐를 때 차단할 수 있는 용량이고 통상 1000A 이상이므로 kA로 표기합니다. 이는 회로가 고장 났을 때 계산하여 얻어지는 값보다 큰 값이어야만 회로를 보호할 수 있습니다. 위 명판을 예로 들면 정격 690에서는 8kA, 380V에서는 42kA, 220/240에서는 85kA까지 단락전류를 견딜 수 있다는 의미입니다. 

 

Ics(Service Short-circuit Breaking Capacity, 서비스 단락 차단용량) : 극한 단락 차단용량(Icu)으로 시험한 차단기로 다시 한번 단략전류를 통과하였을 때 최초 용량의 몇% 까지 견디는 능력을 나타내는 수치입니다. 백분율이 높으면 높을수록 좋은 성능을 가진 제품입니다. 위 명판 예시는 Icu=Ics(Icu=100% Ics)로 표기되어 있습니다. 이는 정격 690V에서 8kA의 단락전류를 흘려서 차단기를 트립시킨 후 다시 켜서 또다시 단락전류를 흘렸을 때 이상 없이 차단된다는 의미입니다. 만약 처음의 50%만 만족한다면 Ics=50% Icu라고 표기합니다. 참고로 Icu=Ics가 가장 좋은 사양입니다. 

 

 

⑥ 50/60Hz : 이 배선용 차단기의 사용 가능 주파수로 50Hz와 60Hz에서 둘 다 사용이 가능하다는 의미입니다. 

 

 

⑦ IEC60947-2 : 산업용 배선차단기 규격으로 제품 제작 및 시험에 대한 기준을 명기하고 있습니다.

KC 60947-2.pdf

2.17MB

 

⑧ Cat. A : Cat은 Category의 약자로 단시간 차단 성능의 여부에 따라 Cat.A(차단성능 없음)와 Cat.B(차단성능 있음)가 결정됩니다. 위 제품은 Cat.A 제품으로 단기간 차단 기능이 없는 차단기입니다. 

 

 

⑨ Ui(Rated Insulation Voltage) : 정격 절연 전압으로 차단기가 최대로 절연내력을 발휘할 수 있는 전압입니다. 

 

 

⑩ Uimp(Rated Impulse Withstand Voltage) : 정격 임펄스 내전압으로 낙뢰 등 뇌 서지에 견디는 전압입니다. 

 

 

 

이상으로 배선용 차단기(MCCB)에 대해 알아보았습니다. 오늘 제 글이 도움이 되셨다면 공감 및 댓글 부탁드립니다.

 

긴 글 읽어주셔서 감사드립니다.