개념 한 쪽
누전 차단기는 전기 누전을 감지하여 전원을 끊어 주는 정밀한 전자 장치이다. 설치 환경과 정격값의 관계를 함께 익혀야 현장 판단에 적용할 수 있다.
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출제기준 단원 「누전 차단기」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 아크용접기 전류 조절 대상 판단 | 1 | 가동철심형 변압기 내장 교류아크용접기에서 전류 크기를 조절하는 요소를 가리기 |
| 피뢰침 제한전압 산출 | 1 | 변압기 충격절연강도와 여유도를 이용한 제한전압 계산을 묻기 |
| 누전 차단기 설치 환경 판단 | 1 | 고온 다습 진동 먼지 고도 조건 중 부적합한 설치 환경을 가리기 |
누전 차단기는 전기 누전을 감지하여 전원을 끊어 주는 정밀한 전자 장치이다. 따라서 깨끗하고 안정적인 환경에서 사용해야 오래 가고 정확하게 작동한다. 비나 이슬에 젖지 않은 곳, 먼지가 적은 곳, 진동이나 충격이 없는 곳은 정상 작동을 위해 필요한 환경 조건이다. 습기나 먼지는 회로 단락이나 오작동을 일으킬 수 있고, 진동은 내부 접점을 손상시킬 수 있다.
표고 1000m 이상의 장소는 일반적인 누전 차단기 설치 환경 조건으로 적합하지 않다. 해발 1000m 이상은 공기가 희박해져 방전 특성이 변하고 온도 변화도 심할 수 있다. 정밀한 전자 부품은 이런 고고도 환경에서 오작동하거나 수명이 단축될 수 있으므로 특수 설계된 제품이 아니라면 피해야 한다.
정격부동작전류와 정격감도전류의 관계는 안정적인 작동을 위해 중요하다. 정격부동작전류는 정격감도전류의 50% 이상이어야 하고, 두 값의 차이는 가능한 한 작은 것을 고른다. 차이가 크면 미세한 누전을 감지하지 못하거나 불필요한 작동이 늘어날 수 있다.
누전 차단기는 감전 위험이 높은 장소나 이동형 기구에 설치한다. 대지전압이 150V를 넘는 이동형·휴대형 기구, 물이 있는 습윤장소, 철판·철골 위, 임시배선 현장처럼 감전 위험이 큰 곳은 설치가 필요하다. 반대로 이중절연구조로 된 전기기계·기구, 절연대 위처럼 감전 위험이 없는 곳에서 쓰는 전기기계·기구, 비접지방식의 전로는 설치 대상에서 빠진다. 이중절연은 기기 자체의 구조이고 절연대는 작업자가 서는 자리의 조건이므로 둘은 따로 따지는 면제 사유이다.
접속 요령은 분기회로 또는 전기기계·기구마다 누전 차단기를 접속하고, 기기에 설치된 누전 차단기는 정격감도전류 30mA 이하, 작동시간 0.03초 이내로 둔다는 기준으로 정리한다. 다만 정격전부하전류가 50A 이상인 기기에 접속하는 누전 차단기는 오작동을 막기 위해 정격감도전류 200mA 이하, 작동시간 0.1초 이내로 할 수 있다. 누전 차단기는 배전반이나 분전반 내에 접속하여도 되며, 반드시 별도로 설치해야 한다는 규정은 없다. 시험에서는 가동철심형 변압기를 갖춘 아크용접기의 전류 조절 원리와 피뢰침의 제한전압 산출 원리도 함께 묻으므로, 전기설비 기기의 조절 대상과 보호 협조 개념을 구분하여 익힌다.
누전 차단기 문제는 설치 환경과 정격값의 관계를 뒤바꾸어 출제한다. 비나 이슬을 피해야 한다는 조건을 무시하거나, 먼지와 진동이 많은 곳을 적합한 환경으로 설명하면 틀린다. 표고 1000m 이상의 장소를 일반형 제품에 적합하다고 하거나, 이중절연구조의 전동기기나 절연대 위에서 쓰는 기기에도 반드시 설치해야 한다고 하면 환경과 면제 조건을 혼동한 것이다.
정격부동작전류를 정격감도전류의 30%로 낮춰 제시하거나 두 값의 차이가 클수록 좋다고 하면 틀린다. 부동작전류는 감도전류의 50% 이상이고 차이는 작을수록 좋다. 누전 차단기를 배전반이나 분전반 내에 접속하지 않고 반드시 별도로 설치해야 한다는 설명도 틀린 판단이다. 가동철심형 변압기를 갖춘 아크용접기는 누설자속을 조절하여 전류 크기를 조절하고, 피뢰침의 제한전압은 변압기 충격절연강도와 여유도의 관계로 산출한다는 원리를 함께 기억한다.
가동철심형 변압기를 내장한 교류아크용접기에서 무엇을 조절해서 전류의 크기를 조절할 수 있는가?
정답 ① · 가동철심형 교류아크용접기에서 용접 전류의 크기를 제어하는 물리적 원리를 묻는 문제이다. 가동철심형 용접기는 1차 코일과 2차 코일 사이에 가동 철심을 삽입하거나 빼내어 자기회로의 누설자속 크기를 변화시키는 방식을 취한다.
가동철심형 변압기 아크용접기는 누설자속을 조절하여 전류 크기를 조절한다.
피뢰침의 여유도가 25[%]이고, 변압기의 충격절연강도가 1000[kV]라고 할 때 피뢰침의 제한 전압은 몇 [kV]인가?
정답 ① · 이 문제는 피뢰침의 여유도와 변압기 충격절연강도로부터 피뢰침의 제한 전압을 구하는 문제이다. 여유도는 변압기 충격절연강도가 피뢰침 제한 전압보다 큰 비율로 정의되므로 S = Vt/Vp - 1의 관계가 성립한다.
피뢰침 제한전압은 변압기 충격절연강도에서 여유도를 제외한 값이므로, 1000kV의 75%인 750kV가 아닌 여유도 개념을 정확히 적용해야 한다.
누전차단기의 설치 환경조건으로 적당하지 않은 것은?
정답 ② · 이 문제는 정밀 전기기기인 누전차단기의 오작동을 방지하기 위한 적정 설치 환경 조건을 묻고 있다. 누전차단기는 전자회로와 기계적 트립 기구로 구성되어 있어 공기 절연 성능과 방열 효과를 확보하기 위해 통상 표고 1000m 이하의 환경에 설치해야 한다.
누전차단기는 정밀 전자회로 부품이므로 고온, 다습, 진동, 먼지, 고도 1000m 이상의 희박 공기 환경 등 열악한 조건에 적합하지 않다.
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