차단기의 선정과 계산

배선용 차단기의 선정과 계산

 

배선용 차단기의 선정과 계산

간선을 보호하기 위해서는, 간선의 허용 전류 이하의 배선용 차단기를 설치하는 것이 전기 설비 기술 기준에 정해져 있다. 간선에 전동기가 접속되어 있는 경우, 이하의 계산 방법이 된다.

 

차단기 정격 전류 =(전동기 정격 전류의 합계×3)+ 다른 기기의 정격 전류의 합계

정격전류(20A)의 전동기와 전열부하(20A)가 병설되어 있는 전로의 보호를 생각했을 경우, 20A×3+20A=80A가 되기 때문에, 최근 상위의 배선용 차단기로 100A를 선정한다.

 

전동기 회로의 배선용 차단기를 선정하는 경우, 시동 전류에 의한 순간적인 대전류가 흐르기 때문에, 간선 케이블의 허용 전류보다 차단기의 정격 전류가 커진다.

 

전동기가 시동되는 순간에 흐르는 전류는 일시적이며, 간선에 악영향을 미치지 않기 때문에, 정격 전류값보다 작은 허용 전류가 허용된다.

 

배선용 차단기의 정격전류값이 보호대상 간선의 허용전류의 2.5배를 초과할 때 배선용 차단기는 2.5배 이하의 정격전류값으로 설정하여야 한다.

 

간선의 허용 전류값이 100A를 넘는 대용량인 경우, 전동기 용량의 3배의 배선용 차단기를 선정하면 800A나 1200A라는 매우 큰 배선용 차단기가 되어 경제성에 어려움이 있다.

 

대용량 차단기로 보호하는 경우, 부하 전류 값의 바로 상위에 해당하는 정격 전류를 갖는 배선용 차단기를 사용할 수 있습니다.

 

차단기 용량 선정

배선용 차단기에 의한 동력 회로 보호

동력 부하의 배선용 차단기를 선정하는 경우, 전등 회로와 달리, 주의해야 할 점이 많이 있다. 동력부하를 시동한 순간에 발생하는 시동전류나 돌입전류를 고려한 용량선정을 하여야 한다.

 

전동기의 시동 전류

전동기의 회전 기계는 회전 속도가 정격 속도에 이르기까지 정격 전류보다 큰 전류가 흐른다. 이것을 시동 전류라고 부른다. 시동 전류는 정격 전류의 5배~7배 정도의 대전류이며, 7~10초 정도 계속된다.

 

시동 전류로 배선용 차단기가 동작할 우려가 있기 때문에, 배선용 차단기를 선정하는 경우, 시동 전류의 수치를 고려한다.

 

배선용 차단기의 동작 특성은 20배 정도의 전류가 흐른 경우는 순간 인출을 실시하지만, 한시 요소에 의해 10배 전후의 순간적인 전류의 경우는 인출 동작을 행하지 않는다. 배선용 차단기의 메이커마다 동작 곡선이 다르기 때문에, 선정 시에는 확인이 필요하다.

전동기의 과부하 보호

전동기는 개별 명판에 표시된 전류값을 정격전류로 계산할 수 있지만, 엘리베이터나 에어컨 등 특수한 전동기의 경우는 메이커로부터 「정격의 몇 배의 전류가 흐르는지」를 확인해 정격 전류를 결정한다.

 

에어컨 등의 압축기를 내장한 전동기는, 열교환의 사이클에 과부하를 일으켰을 경우에 전류값이 커지는 특성이 있다. 정격전류의 1.5배의 전류가 흐른다. 배선용 차단기의 선정에 있어서는, 이 최대 부하 전류의 값을 고려한다.

 

전동기의 정격전류와 시동전류를 파악하여 배선용 차단기를 선정한다. 배선용 차단기는 정격 전류 이상, 또한 시동 전류로 동작하지 않는 값의 트립값으로 선정한다. 시동 전류의 지속 시간과 전류 값이 명확하면, 동작 곡선으로부터 브레이커 사이즈를 선정하고, 최근 상위로 하면 미스트립은 일어나지 않을 것이다.

 

내선규정에서는 「배선용 차단기의 정격전류는 해당 전동기의 정격전류값의 3배(50A를 넘는 경우는 2.75배) 이하」로 하고 있기 때문에 너무 큰 선정이 되지 않도록 주의한다.

 

배선용 차단기와 케이블의 선정 사례

정격전류가 88A인 전동기에 대한 배선용 차단기와 케이블을 계획한 경우 배선용 차단기는 175AT, 케이블 사이즈 38sq(허용전류 155A)를 적용할 수 있다.

 

160~180A는 순간적으로 흐르는 전류이며, 통상 시에는 88A의 전류가 흐른다. 175AT 차단기에서는 과전류 보호가 성립되지 않습니다. 배선용 차단기의 2차측에 서멀 릴레이(열동 계전기)와 마그넷 스위치를 설치하여 동력 회로를 보호하는 것이 일반적이다.

 

전동기가 고장나고 팬이나 펌프가 정상 회전하지 않으면 회전 저항이 증가하기 때문에 전압이 저하되어 전류값이 증가한다. 케이블에는 정격 전류보다 큰 전류가 흐르고, 전동기나 전선이 이상 발열하지만, ​​배선용 차단기는 대용량이기 때문에 동작하지 않는다.

 

이상 상태를 분리하기 위해, 배선용 차단기의 2차측에 서멀 릴레이를 설치하고, 온도 상승을 검지시켜 회로를 개방한다.

모터 차단기로 전동기 보호

모터를 보호하는 경우 모터 차단기라고 불리는 차단기를 설치하는 방법이 있습니다. 모터 브레이커는 명칭대로, 전동기의 보호를 행하기 위해 개발된 차단기로, 전동기의 시동시에 발생하는 시동 전류나 돌입 전류에 대해서 일정 시간은 동작하지 않는다는 특징이 있다.

 

열 릴레이를 설치하지 않고 차단기만으로 전동기를 보호할 수 있어 비용 절감으로 연결된다. 모터 브레이커의 선정 방법은, 해당 차단기에 접속되는 부하 용량·정격 전류와 동일한 용량을 가지는 제품을 선정할 뿐이며, 계획이 용이하다.

 

모터 브레이커는 전동기의 보호에 대해서 효과를 발휘하지만, 그 1차측 케이블이나 변압기, 또는 발전기에 대해서는 큰 시동 전류가 흐르기 때문에, 보호 협조를 검토해 상위측의 여력을 확인한다.

 

보호 협조를 도모하지 않으면, 모터 차단기보다 상위측의 차단기가 동작하여, 광범위하게 정전을 일으킬 우려가 있다.