기계식 계전기: 기본 개요

(이미지 출처: Panasonic)

응용 엔지니어링 부서에는 계전기 규격서를 읽거나 자신의 응용 제품에 맞는 제품을 찾다가 난관에 부딪힌 고객의 전화가 가장 많이 걸려옵니다. 이 블로그에서는 기계식 계전기와 관련 용어에 대해 다룹니다. 다음 블로그에서는 무접점 계전기를 다룰 계획입니다.

기본적인 것부터 시작해 보겠습니다. 기계식 계전기는 코일(전자석)과 접점으로 구성됩니다. 코일은 적절한 전압이 인가되고 전류가 통과할 때 활성화됩니다. 코일이 활성화되면 이동하는 공통(COM) 접점에 힘을 가해, 상시 개방(NO) 접점과 연결합니다. 작동 방식과 내부 부품을 시각적으로 보려면 다음 동영상을 참조하세요.

계전기를 사용하는 주된 목적은 고전류 부하를 원격으로 전환하고, 마이크로 컨트롤러 또는 센서로 고전류 부하를 제어하고, 계전기가 제어 중인 회로로부터 저전압 제어 회로를 전기적으로 절연하는 것입니다.

계전기에 관련하여 개개인이 가장 반복적으로 어려움을 겪는 부분 중 하나는 바로 관련 용어입니다. 아래에 가장 일반적인 용어 몇 가지와 그 용어와 관련된 계전기 부품을 분류했습니다.

가장 먼저 코일 또는 입력을 지칭하는 모든 용어를 나열했습니다.

코일 전압(‘공칭 코일 전압’ 또는 ‘정격 코일 전압’): 코일이 허용하도록 설계된 정격 전압입니다.

코일 전류(‘공칭 코일 전류’): 적절한 코일 전압이 인가될 때 코일을 통과해야 하는 전류의 값입니다.

필수 작동 전압(‘픽업 전압’ 또는 ‘풀인 전압’): 모든 접점이 작동하기 위해 코일에 필요한 최소 전압입니다.

필수 해제 전압(‘드롭아웃 전압’ 또는 ‘해제 전압’): 모든 접점을 비작동 상태로 되돌리기 위해 필요한 최대 전압 임계값입니다.

코일 유형(‘코일 명칭’): 래칭 및 비래칭의 두 가지 코일 유형이 있습니다.

• 비래칭은 전류가 흐를 때만 활성화되며, 전류 흐름이 제거된 후에는 휴지 위치로 복귀합니다. 예: SPST-NO 접점은 전류가 인가될 때 닫히고, 제거되면 열립니다.
• 래칭은 전류가 흐르기 시작하면 설정 위치로 변경되며 전류 흐름이 제거된 후에도 활성 상태를 유지합니다. 리셋 위치로 돌아가는 유일한 방법은 역전류 흐름이 되는 것입니다.

(이미지 출처: KEMET)

위의 그림은 먼저 비래칭 계전기를 보여 주며, 여기서 코일에 대한 설정이나 리셋이 없음을 볼 수 있습니다. 두 번째로 나열한 항목은 코일 설정을 위한 핀 1의 양극과 핀 12의 음극 및 코일 리셋을 위한 핀 1의 음극과 핀 12의 양극이 표시된 단일 코일 래칭 계전기입니다. 세 번째 항목은 듀얼 코일 래칭 계전기로 두 번째 코일이 리셋용이라는 점을 제외하면 단일 코일 래칭 계전기와 유사합니다.

최대 인가 전압: 손상이나 고장 없이 코일에 장시간 인가될 수 있는, 제조업체가 결정한 최대 전압입니다. 일부 제조업체는 특정 기간 이내에 전압 급상승을 허용하는 허용 오차 범위를 적용합니다.

다음 용어는 접점 또는 출력을 지칭합니다.

접점 유형: 계전기의 스위칭 부분에서 극과 투를 지칭합니다. 이 용어는 스위치와 동일합니다. 극은 스위치의 입력입니다. 극의 양에 따라 스위치가 제어할 수 있는 개별 회로의 수가 결정됩니다. 투는 스위치의 출력입니다. 단극 단투(SPST)가 가장 간단한 접점 유형입니다. 입력 한 개, 출력 한 개입니다. 출력은 상시 개방(NO) 또는 상시 닫힘(NC)일 수 있습니다. (예: SPST-NO 계전기는 코일에 전원이 인가될 때만 출력을 활성화하고 회로를 완료하며, 그렇지 않은 경우에는 활성화될 때까지 개방 상태를 유지합니다.) 단극 쌍투(SPDT)에는 입력 한 개와 출력 두 개가 있습니다. 쌍극 단투(DPST) 하나에는 SPST가 두 개 있습니다. 극과 투의 조합은 매우 다양하지만, 위의 내용을 통해 개념을 이해할 수 있습니다.

(이미지 출처: Digi-Key Electronics)

스위칭 전압: 최대 스위칭 전압(손상 없이 접점이 안전하게 전환할 수 있는 최고 전압) 또는 공칭(기대 수명의 기준이 되는 선호 전압)으로 나열될 수 있습니다.

접점 전류 등급: 접점이 안전하게 전환할 수 있는 최대 전류입니다. 접점에 가해지는 부하가 적도록 더 높은 전류 등급을 선택하는 것이 좋습니다.

다음은 전기 또는 기계 용어입니다.

해제 시간(‘리셋 시간’): 코일에서 전력이 제거되었을 때 접점이 정상 상태로 돌아가는 데 걸리는 시간입니다.

접점 바운스: 금속부의 충돌로 인해 전환 중에 경과되는 시간(ms)입니다.

기계적 수명: 계전기가 정상 조건에서 작동할 것으로 기대되는 최소 횟수입니다(제조업체에서 정의).

기계식 계전기는 기본적으로 매우 단순하지만 익숙하지 않으면 난관에 부딪힐 수 있습니다. 다음번 프로젝트에 계전기가 필요할 때 이 블로그가 도움이 되기를 바랍니다.