트립 아웃: 회로 보호에 대한 현장 가이드

Dec 28, 2023

내가 회로 보호에 입문한 것은 8살 때였습니다. 창의적이고 자기 파괴적인 경향이 있는 호기심 많은 소년이었던 나는 어머니를 램프로 만들기로 결정했습니다. 나는 작은 전구 바닥 주위에 호스 클램프를 놓고 오래된 연장 코드에서 절연체를 벗겨낸 다음 전선의 양쪽 끝을 클램프 아래에 걸었습니다. 내 발명품을 서재에 있는 콘센트에 꽂았을 때 집 전체가 어두워지기 직전에 코드에서 단열재가 번쩍이는 것을 보았습니다. 어떻게든 분기 회로의 회로 차단기가 고장나서 200A 패널의 주 차단기를 작동시켰습니다. 우리 어머니는 나만큼 이 업적에 깊은 인상을 받은 적이 없습니다. 특히 이제 나는 전기가 어떻게 작동하는지, 그리고 내가 다윈상 수상자가 되기까지 얼마나 가까이 왔는지에 대해 조금 더 알게 되었기 때문에 더욱 그렇습니다.

비슷한 운명을 피하는 데 도움이 되도록 일반적인 가정용 전원 패널을 통해 여행(티히!)을 하고 매일 대기하며 기회를 기다리고 있는 일부 장치를 살펴보고 싶습니다. 우리 자신으로부터 우리를 구해주세요. 북미인으로서 저는 이곳에서 가장 일반적인 주거용 전력 시스템 표준에 초점을 맞추겠습니다. 최후의 수단으로 사용자의 안전을 유지하도록 설계된 많은 기술이 있지만 벽에 흐르는 전기로 인해 여전히 사망할 수 있습니다. 주 전류에 대해 무심코 생각하지 마십시오!

오래 전 날 나를 구해준 것은 회로 차단기였습니다. 가장 간단한 형태의 회로 차단기는 회로를 통과하는 전류가 설계 지점을 초과할 때 주스를 차단하여 회로를 보호하도록 설계된 전기 기계 장치입니다. 차단기는 접점이 빠르고 안전하게 물리적으로 분리될 수 있도록 전류의 흐름을 감지하고 이를 기계적 동작으로 전환해야 합니다. 가장 일반적인 메커니즘은 과전류가 많아지면 접점을 분리하는 자기장을 생성하는 전자기 메커니즘과 과부하로 인해 바이메탈 스트립이 가열되어 구부러져 스위치가 활성화되는 바이메탈 메커니즘입니다.

북미 지역의 주거용 차단기는 몇 가지 다른 형태로 제공됩니다. 분기 회로 차단기는 각 분기 회로(콘센트, 조명기구 및 기본 패널에 다시 병렬로 연결된 기기)를 보호하는 데 사용됩니다. 각 분기 회로의 정격은 일반적으로 15A 또는 20A이며, 전기 건조기나 우물 펌프와 같은 큰 부하를 실행하지 않는 한 120V 회로가 됩니다. 분기 차단기 외에도 패널에는 나에게 일어난 것과 같이 결함이 있는 분기 차단기가 놓친 모든 결함을 잡아내는 주 차단기가 있습니다. 일반적으로 각 핫라인에 하나씩, 중립에 하나, 접지에 하나씩, 4극으로 이루어집니다. 메인 차단기는 모든 분기 회로의 전원을 차단하는 스위치 역할도 하므로 패널에서 작업하는 것이 더 안전합니다. 하지만 메인 차단기에 전력을 공급하는 러그에 주의하세요! 그것들은 항상 뜨겁고, 라인의 다음 차단기는 아마도 전주의 큰 단로기일 것입니다.

여기 주변의 메인 차단기 패널은 120볼트 및 240볼트 회로를 모두 허용하는 흥미로운 배열을 가지고 있습니다. 전력은 분할 위상 배열로 분배되며, 극의 변압기에는 중앙 탭 240V 2차 권선이 있습니다. 이로 인해 중성선을 기준으로 각각 120V 또는 두 핫에 걸쳐 240V의 두 개의 핫 레그가 생성됩니다. 배전반 내부에서 두 개의 핫이 인터레이스된 핑거를 통해 버스 바에 연결됩니다. 이를 통해 단일 120V 핫 레그에 연결되는 단극 차단기 또는 240V 회로용 두 개의 핫 레그를 연결하는 이중 극 차단기를 설치할 수 있습니다.

패널의 다른 모든 단극 회로는 작동하고 240V 회로는 전혀 작동하지 않는 문제가 발생하는 경우 핫 레그 중 하나에 어떤 이유로 전원이 공급되지 않는다는 것을 알 수 있습니다. 이 경우에는 전력 회사에 전화하는 것이 좋습니다.

대학 EE 연구실 과정의 첫날, 강사는 우리에게 "죽이는 것은 전류다"라는 제목의 냉철한 안전 강의를 했습니다. 실제로 죽이는 데 필요한 전류가 얼마나 적은지에 대해 그가 인용한 수치는 나를 충격에 빠뜨렸습니다. 내가 경험한 다양한 라인 전압 충격으로 인해 어느 시점에서 심장이 멈추는 최소 30밀리암페어를 어떻게 얻지 못했을까요? 알고 보니 그보다 훨씬 적은 전류를 받았고 내 심장을 통과하지 못했을 가능성이 높습니다. 하지만 현대 주거용 서비스 패널의 많은 회로가 지락 회로 차단기로 보호된다는 사실을 아는 것은 좋은 일입니다. 미국에서는 GFCI 또는 GFI, 영국에서는 RCD(잔류 전류 장치)로 알려진 이러한 장치는 핫라인에서 5mA만 누출되는 경우 전류 흐름을 차단할 수 있습니다. 그리고 이는 매우 빠르게 수행됩니다. 약 25~40밀리초입니다. 이는 인간의 심장을 심실세동으로 만드는 데 30mA 전류가 걸리는 시간보다 짧은 시간입니다.