MCB (Miniature Circuit Breaker) 구성 및 동작방식

미니어처 회로 차단기(MCB-Miniature Circuit Breaker) 

모든 퓨즈는 과거에 작업을 수행했을 때 더 나은 안전과 제어를 위해 MCB "소형 회로 차단기"로 교체해야 합니다. 퓨즈와 달리 MCB는 회로에 과도한 전류가 흐르는 경우 열리는 자동 스위치로 작동하며 회로가 정상으로 돌아오면 수동 교체 없이 다시 닫을 수 있습니다.

MCB는 주로 대부분의 회로에서 퓨즈 스위치의 대안으로 사용됩니다. 다양한 MCB는 신뢰할 수 있는 보호 수단으로 국내, 상업 및 산업 응용 분야의 모든 영역에서 10KA에서 16KA의 차단 용량으로 현재 사용되고 있습니다.

 

 

미니어처 회로 차단기(MCB)

MCB 또는 소형 회로 차단기는 성형 절연 재료에 완전한 인클로저를 구현하는 전자기 장치입니다. MCB의 주요 기능은 회로를 전환하는 것, 즉 회로를 통과하는 전류(MCB)가 설정된 값을 초과할 때 회로(연결된 회로)를 자동으로 여는 것입니다. 필요한 경우 일반 스위치와 유사하게 수동으로 켜고 끌 수 있습니다.

 

 

 

MCB는 과전류의 크기가 작동 시간을 제어하는 시간 지연 트리핑 장치입니다. 즉, 보호되는 회로에 위험을 초래할 만큼 과부하가 충분히 오래 존재할 때마다 작동됩니다.

따라서 MCB는 스위치 서지 및 모터 시동 전류와 같은 과도 부하에 응답하지 않습니다. 일반적으로 단락 오류 발생 시 2.5밀리초 미만, 과부하 발생 시 2초에서 2분 미만으로 작동하도록 설계되었습니다(전류 수준에 따라 다름).

 

 

MCB의 일반적인 외관이 그림에 나와 있습니다. MCB는 단극, 이중극, 삼극 및 4극 구조와 같은 다양한 극으로 제작되며 고장 전류 레벨이 다릅니다.

대부분 MCB는 2극 및 3극 버전을 제공하기 위해 연결되어 있어 한 라인의 오류가 전체 회로를 차단하므로 완전한 회로 절연이 제공됩니다. 이 기능은 3상 모터 보호에서 단상의 경우에 유용합니다.

 

단락 전류 용량이 다른 DC 공급기의 경우 220V, AC 공급기(단상 및 3상)의 경우 240/415 정격입니다. 일반적으로 단상 장치의 로드 전류 범위는 최대 100A입니다. 일부 MCB에는 트립 전류 용량을 조정할 수 있는 기능이 있고 일부 장치는 부하 전류 및 단락 정격에 대해 고정되어 있습니다.

 

MCB는 로컬 제어 스위치, 고장에 대한 절연 스위치 및 설치 또는 특정 장비 또는 기기를 위한 과부하 보호 장치와 같은 많은 기능을 수행하는 데 사용됩니다.

 

MCB 구성

MCB는 성형된 절연 재료에 완전한 인클로저를 구성되며 이는 기계적으로 강하고 절연된 하우징을 제공합니다.

스위칭 시스템은 고정 접점과 이동 접점으로 구성되어 있으며, 이 접점에는 들어오고 나가는 와이어가 연결됩니다.

금속 또는 전류 운반 부품은 회로 차단기의 정격에 따라 전해 구리 또는 은 합금으로 구성됩니다.

 

 

 

과부하 또는 단락 상황이 발생할 경우 접점이 분리되어 전기 아크가 형성됩니다. 모든 최신 MCB는 금속 아크 스플리터 플레이트에 의해 아크 에너지 추출 및 냉각이 제공되는 아크 차단 프로세스를 처리하도록 설계되었습니다.

이 플레이트는 절연 재료에 의해 적절한 위치에 고정됩니다. 또한 주 접점 사이에 생성되는 아크를 강제하기 위해 아크 러너가 제공됩니다.

 

작동 메커니즘은 자기 트리핑과 열 트리핑 배열로 구성됩니다.

마그네틱 트리핑 배열은 기본적으로 실리콘 유체에 마그네틱 슬러그가 있는 스프링 장착 대시팟과 일반 마그네틱 트립이 있는 복합 마그네틱 시스템으로 구성됩니다. 트립 배열에서 전류 전달 코일은 스프링에 대한 슬러그를 고정된 폴 피스 쪽으로 이동시킵니다. 따라서 코일에 의해 생성된 충분한 자기장이 있을 때 트립 레버에서 자기 당김이 발생합니다.

단락 또는 과부하가 심한 경우 코일(솔레노이드)에 의해 생성된 강한 자기장은 대시팟의 슬러그 위치에 관계없이 트립 레버의 전기자를 끌어당기기에 충분합니다.

 

 

열 트리핑 배열은 히터 코일이 감겨 전류의 흐름에 따라 열을 생성하는 바이메탈 스트립으로 구성됩니다.

히터 설계는 전류가 전기 회로의 일부에 영향을 미치는 바이메탈 스트립을 통과하는 직류 또는 전류 전달 도체 코일이 바이메탈 스트립 주위에 감겨 있는 간접적인 곳일 수 있습니다.

바이메탈 스트립의 처짐은 특정 과부하 조건의 경우 트리핑 메커니즘을 활성화합니다.

 

바이메탈 스트립은 일반적으로 황동과 강철의 두 가지 금속으로 구성됩니다. 이 금속은 길이에 따라 리벳을 박고 용접됩니다. 이들은 정상 전류에 대한 트리핑 지점까지 스트립을 가열하지 않도록 설계되었지만 전류가 정격 값 이상으로 증가하면 스트립이 따뜻해지고 구부러지고 래치가 트립됩니다. 바이메탈 스트립은 특정 과부하 하에서 특정 시간 지연을 제공하기 위해 선택됩니다.

 

MCB 동작

정상적인 작업 조건에서 MCB는 회로를 켜거나 끄기 위해 스위치(수동)로 작동합니다. 과부하 또는 단락 상태에서 자동으로 작동 또는 트립되어 부하 회로에서 전류 차단이 발생합니다.

이 트립의 시각적 표시는 작동 노브를 OFF 위치로 자동 움직여 관찰할 수 있습니다. 이 자동 동작 MCB는 MCB 구성에서 본 것처럼 두 가지 방법으로 얻을 수 있습니다. 그것들은 자기 트리핑과 열 트리핑입니다.

과부하 조건에서 바이메탈을 통과하는 전류로 인해 바이메탈의 온도가 상승합니다. 바이메탈 자체 내에서 발생하는 열은 금속의 열팽창으로 인한 처짐을 일으키기에 충분합니다. 이 편향은 트립 래치를 추가로 해제하여 접점이 분리됩니다.

 

일부 MCB에서는 코일에 의해 생성된 자기장으로 인해 바이메탈을 잡아당겨 편향이 트리핑 메커니즘을 활성화합니다.

단락 또는 과부하 상태가 심한 경우 마그네틱 트리핑 배열이 등장합니다. 정상적인 작업 조건에서, 슬러그는 코일에 의해 생성 된 자기장이 래치를 끌어 당기기에 충분하지 않기 때문에 라이트 스프링에 의해 위치에 유지된다.

 

고장 전류가 흐르면 코일에서 생성된 자기장은 슬러그를 제자리에 고정하는 스프링력을 극복하기에 충분합니다. 따라서 슬러그가 움직이고 트리핑 메커니즘을 작동시킵니다.

자기 및 열 트리핑 메커니즘의 조합은 대부분의 소형 회로 차단기에서 구현됩니다. 자기 및 열 트리핑 작동 모두에서 접점이 분리되기 시작할 때 아크가 형성됩니다. 이 아크는 아크 러너를 통해 아크 스플리터 플레이트로 강제됩니다.

이 아크 스플리터 플레이트는 아크가 일련의 아크로 형성되고 동시에 에너지가 추출되어 냉각되는 아크 슈트라고도 합니다. 따라서 이러한 배열은 아크 소멸을 달성합니다.

 

 

미니어처 회로 차단기(MCB)의 유형

MCB는 순간 트리핑 전류에 따라 세 가지 주요 유형으로 분류됩니다. 

1. Type B MCB
2. Type C MCB
3. Type D MCB

Type B MCB

이 유형의 MCB는 정격 전류의 3-5배 속도로 즉시 트립됩니다. 이들은 일반적으로 스위칭 서지가 매우 작은 저항성 또는 작은 유도성 부하에 사용됩니다. 따라서 주거용 또는 경상업용 설치에 적합합니다.

Type C MCB

이 유형의 MCB는 정격 전류의 5-10 배의 속도로 즉시 트립됩니다. 이들은 일반적으로 소형 전기 모터 및 형광등과 같이 스위칭 서지가 높은 높은 유도 부하에 사용됩니다.

이러한 경우 유형 C MCB는 더 높은 값의 단락 전류를 처리하는 데 선호됩니다. 따라서 이들은 고도의 유도성 상업 및 산업 설비에 적합합니다.

 

 

Type D MCB

이 유형의 소형 회로 차단기는 정격 전류의 10배에서 25배의 속도로 즉시 트립됩니다. 이들은 일반적으로 높은 돌입 전류가 매우 빈번한 매우 높은 유도 부하에 사용됩니다.

이들은 특정 산업 및 상업 응용 분야에 적합합니다. 이러한 응용 분야의 일반적인 예로는 X선 기계, UPS 시스템, 산업용 용접 장비, 대형 권선 모터 등이 있습니다.

위의 세 가지 유형의 MCB는 1/10초 이내에 보호 기능을 제공합니다. 이러한 MCB의 최소 및 최대 트립 전류는 아래 표 형식으로 제공되며, 여기서 "Ir"은 MCB의 정격 전류입니다.

 

MCB는 또한 단극, 쌍극, 삼극 및 4극 MCB와 같은 극의 수에 따라 분류할 수 있습니다.

 

다양한 부하에 적합한 MCB 선택 방법

 

특정 응용 분야에 대해 특정 MCB를 선택하는 것은 과부하 및 단락에 대한 안정적인 보호를 보장하기 위한 신중한 작업입니다. 회로 요구 사항에 따라 선택하지 않으면 원치 않는 트립이 자주 발생할 수 있습니다.

 

크기가 작으면(MCB 정격이 공칭 부하 전류보다 작음) MCB는 빈번한 트리핑을 일으키고 MCB 공칭 전류가 부하의 공칭 전류 값보다 작기 때문에 연결 중인 부하에 대한 전류를 차단합니다.

마찬가지로, 크기가 큰 경우(공칭 부하 전류보다 MCB 정격이 높음) 연결된 부하가 효율적으로 보호되지 않습니다. 이 경우 부하가 과전류를 끌어오더라도 MCB는 트립되지 않습니다.

 

다음은 특정 응용 분야에 적합한 MCB를 선택하기 위해 고려해야 할 세 가지 요소입니다.

 

1. 차단기의 공칭 정격

MCB의 정격 암페어 전류 정격입니다. 이 값은 배선 시스템의 전류 전달 용량보다 낮고 배선 시스템의 최대 전체 부하 전류보다 높거나 같아야 합니다. 일반적으로 이 정격은 연속 부하의 125%와 비연속 부하 정격을 처리할 수 있어야 합니다. 일반적으로 다음과 같이 표현할 수 있습니다.

 

시스템의 최대 최대 부하 전류 ≤ MCB의 정격 전류 ≤ 케이블 정격

 

2. kA 등급 또는 차단 용량

이 등급은 단락 조건에서 회로를 트립하거나 차단할 수 있는 MCB의 기능을 나타냅니다. 킬로 암페어(KA)로 표시됩니다. 이 정격은 예상 단락 전류보다 작아서는 안 됩니다.

예상 단락 전류는 단락 조건에서 회로에 존재하는 최대 전류입니다. 주거용 설치에서는 6KA MCB로 충분하지만 상업용 및 경공업 응용 분야에는 10KA 이상의 MCB가 필요합니다. 

 

3. MCB의 종류

특정 애플리케이션에 필요한 MCB의 유형은 부하를 순간적으로 작동하기 위해 다양한 정격 전류가 필요한 작동 특성에 따라 결정됩니다. 

 

MCB(미니어처 차단기)의 응용

주요 기능과 응용 프로그램은 위의 설명에서 이미 설명했듯이 MCB의 가장 기본적인 용도는 다음과 같은 경우 회로(배선, 연결된 부하 및 장비 등)를 보호하는 데 사용된다는 것입니다.

• 합선
• 과전류
• 오버 로드