1. 전자접촉기
전자접촉기는 영어로는 electroMagnetic Contactor(MC, 일렉트로 마그네틱 콘텍터), 한자로는 電磁接觸器 이다. 이 장치는 아래 회로도에서 파란색으로 표시를 한 부분이다.
MC1, MC2 가 1번 전자접촉기, 2번 전자접촉기라는 뜻이다. M 은 Magnetic(마그네틱), C 는 Contactor(콘텍터) 이다.
배선차단기(MCCB) 의 MC 는 Molded Case circuit breaker 의 MC 로 전자접촉기의 MC 와 다른 단어의 약자이다.
아래의 주회로에 위에서부터 아래로 차례대로 배치되어 있다.
주회로도
1-2. 용도
전자접촉기(MC) 는 모터와 같은 부하들을 동작(ON) 또는 멈춤(OFF) 을 시킬 때 사용되는 부품이다. 동작 방식은 전자석을 이용하는 것으로 필요할 때 모터를 ON, OFF 시킬 수 있다.
앞선 배선차단기는 사람이 손으로 직접 움직여야 ON, OFF 가 가능한데 전자접촉기는 그럴 필요가 없다. 전기를 흐르게 하면 자석이 되는 전자석을 이용하기 때문에 멀리 있는 곳에서도 모터의 ON, OFF 가 가능하다.
과전류가 흐를 경우 전기를 차단시켜 부하(모터) 를 보호하는 과부하계전기 기능이 추가된 제품도 있는데 이 제품을 전자개폐기(電磁開閉器) 라고 하며 영어로는 Magnetic Switch 또는 electroMagnetic Switch (MS) 라고 한다.
이제 위에 사용된 용어를 간단하게 정리를 해보자.
□ 전자(電磁): 전기가 통하면 자석(전자석) 이 된다는 뜻. 자석은 철을 끌어 당긴다. 마블 엑스맨에 나오는 '매그니토' 를 연상해 본다.
▷ 접촉기 : 붙었다가 떨어졌다를 할 수 있는 기기라는 뜻. 다른 기능은 없고 붙으라면 붙고 떨어지라면 떨어진다고 이해하자.
▶ 전자접촉기[electroMagnetic Contactor(MC, 일렉트로 마그네틱 콘텍터)] : 전기가 흐르면 자석이 되는 부품이 포함이 되어 있는데 이 자석의 힘으로 접촉 상태를 통제하는 기기
전자 접촉기는 전자석에 의해 접점을 동작시켜, 회로의 개폐를 담당하고있는 기기입니다. 약어로 MC라고 합니다. 외부에서 여자를 위한 전원을 제공함으로써 내부 코일이 여자 하고, 이 전자력에 의해 모터에 전원을 공급할 수 있습니다.
히터나 대형 모터와 같은 기기는 수십 암페어의 큰 전류가 흐릅니다. 개폐 시에는 대전류에 의한 아크를 소호 시켜야 하기 때문에, 전자 접촉기와 같은 전용 개폐기가 필요합니다. 모터의 용량이 클수록 전류도 증가하기 때문에 그만큼 큰 전자 접촉기를 준비할 필요가 있습니다.
그러나 가장 중요한 부분은 전자 접촉기는 과전류 차단 기능이 없습니다. 그렇기 때문에 EOCR이나 열동형 계전기 같은 모터의 과전류를 차단할 수 있는 방안을 마련해야 합니다. 참고로 EOCR은 주로 5.5kW 이상의 모터를 제어하는 데 사용하며, 감도가 뛰어난 대신에 비싸다는 단점이 있습니다.
▷ 개폐기 : 열고 닫을 수 있는 기기라는 뜻. 전기가 흐르는 길목에 있는 문으로 전류의 양에 따라서 열리거나 닫힌다고 이해하자.
▶ 전자개폐기 (MS,Magnetic Switch) : 전기가 흐르면 자석이 되는 부품이 포함이 되어 있는데 전류가 많이 흐르면 자석의 힘으로 전류를 차단하는 기기
전자 개폐기는(MS,Magnetic Switch) 기본적으로 모터 등의 동력 회로 안에서 전로의 개폐를 담당하고 있는 기기입니다.전자 개폐기는 기본적으로 동력 회로에서 부하의 최상위에 설치됩니다. 또한 계전기(릴레이)와 같은, 전자석의 여자를 이용해 접점을 Open, Close 합니다.
회로에서 전자 개폐기의 주요 역할은 모터의 기동 제어와 과부하 보호입니다. 전자 개폐기는 전자 접촉기(Magnetic Contactor) 및 열동형 과부하 계전기(Thermal Overload Relay) 의 조합으로 구성되어 있으며, 각각 모터의 기동 제어와 과부하 보호를 담당합니다.
TIP : 전자라는 단어를 한자로 電磁 와 電子 가 있다. 앞에 있는 전자(電磁) 는 전기를 이용해 만든 자석이라는 뜻(전자석) 이고 뒤에 있는 전자(電子) 는 LG전자, 삼성전자라고 할 때 전자이다. 실제 많은 전기관련 부품에서 사용되는 전자라는 단어들은 한자로 電磁(Electro Magnetic, 일렉트로 마그네틱) 이다.
▶ 열동형 과부하 계전기
열동형 과부하 계전기는 과전류시 전자 접촉기의 작동을 해제하는 데 사용됩니다. Thermal Overload Relay를 줄여서 THR이라고 부르기도 합니다. 이것의 내부에는 바이메탈이라는 동작의 차단을 위한 금속이 내장되어 있습니다.
금속은 온도 상승에 따라 팽창하는 성질을 가지고 있지만, 그 증가율은 금속마다 다릅니다. 이 원리를 이용하여 바이메탈은 서로 다른 팽창 계수를 가지고 있는 두 금속을 붙여서 만듭니다. 과전류가 흐르게 되면 두 금속은 각각 다른 팽창 계수 때문에, 온도 상승에 의해 한쪽 금속이 먼저 구부러져 버리고, 전류를 차단하게 되는 것입니다.
이 온도 상승에 따라 곡선으로 휘는 특징을 접점으로 사용하는 것이 열동형 과부하 계전기입니다. 일반적으로 정격 전류의 120% ~125%에 동작하도록 세팅합니다. 또한 전동기는 정지상태에서 기동 시 몇 초 동안 많은 기동 전류가 흐르기 때문에, 이 때는 동작하지 않도록 고려하여 선정하여야 합니다.
즉 열동형 과부하 계전기는 온도 센서와 같은 스위치의 역할을 하고 있습니다. 결상이 발생하면 보호할 수 있는 결상 보호용 제품도 있습니다.
♣ 요약
전자 접촉기[electroMagnetic Contactor(MC, 일렉트로 마그네틱 콘텍터)]는 모터 같은 동력 기기의 대전류를 개폐한다.
열동 계전기(열동형과부하계전기)[Thermal Overload Relay]는 이러한 회로에서 과전류 보호를 목적으로 한다.
위 두 가지인 전자 접촉기와 열동 계전기를 합쳐놓은 것이 전자 개폐기(MS,Magnetic Switch)다.
※과전류 계전기 일명 EOCR은 Electronic Over Currency Relay의 약자로 전동기의 정격 부하를 초과하는 경우 모터 코일의 소손을 방지하여 장비를 보호하기 위한 기기입니다.
♣전자접촉기는 그 자체로는 과전류에 대한 보호 기능이 없습니다.
만약 전자접촉기만 설치된 상태에서 과전류가 흐르면 기기가 녹거나 터질 수도 있겠지요.
이런 사고를 방지하기 위하여 전자 접촉기에는 '열동형 과부하 계전기'를 결합시켜 사용합니다.
'열동형 과부하 계전기'는 '서머 릴레이'(Thermal Overload Relay)라고도 합니다.
이 안에는 바이메탈 소지가 들어가 있는 과전류를 막아주는 역할을 합니다.
정상적으로 사용하고 있다가모터에 과전류가 흘러서 열이 발생하게 되면,
바이메탈에 의해서 전원이 차단됩니다.
이처럼 전자접촉기에 열동형 과부하 계전기를 결합하여 사용한 것이 전자개폐기입니다.
즉, 전자접촉기와 열동형 과부하 계전기가 합쳐져 전자개폐기가 되는 것입니다.
1-3. 외형
아래 제품들은 가정에서는 볼 수가 없다.
학교, 회사, 공장 등과 같이 규모가 큰 건물 내부 복도를 걷다 보면 EPS(Electric Power System) 라는 글자가 붙어 있는 철문을 볼 수가 있다. 이 철문을 열고 가면 다시 철로 된 상자가 보인다. 이 상자를 큐비클 판넬이라고 부르는데 이 판넬의 문을 열면 아래와 같은 부품을 볼 수가 있다.
주의: EPS실은 전기가 흐르는 부분을 손가락으로 직접 만질 수 있게 개방되어 있기 때문에 관계자가 아니면 출입을 못하도록 잠겨져 있다.
▷ LS산전의 MC(전자접촉기)
(사진출처 : LS산전)
▷ LS산전의 열동형 과부하계전기(TH)
아래 제품을 위에 있는 전지접촉기 하부(U/2/T1, V/4/T2, W/6/T3) 에 연결을 하고 볼트를 조여 주고 사용하면 전자개폐기 역할을 하게 된다.
과부하계전기는 과부하가 발생할 경우 전류를 차단시킨다. 열동형이란 과부하 발생 시 열이 발생하는데 이 열을 이용해 동작하기 때문에 붙여진 명칭이다. 열동형에는 바이메탈이라는 부품이 사용된다.
(사진출처 : LS산전)
▷ 슈나이더 일렉트릭의 MC(전자접촉기)
(사진출처 : 슈나이더 일렉트릭)
▷ 슈나이더 일렉트릭의 열동형 과부하계전기(TH)
(사진출처 : 슈나이더 일렉트릭)
2. 모터의 정회전과 역회전
모터는 회전 방향을 반대로 바꿀 수 있고 또한 필요한 기능이다. 엘리베이터가 위로 올라가고 내려 올 수 있는 이유는 모터가 정회전과 역회전을 하기 때문이다.
2-1. 전자접촉기를 이용한 정역회전
모터의 회전방향을 바꾸려면 3상(전기선이 3가닥) 의 경우 아래와 같이 결선을 한다.
▷ MC1 : 모터 정회전 시 전기가 통하도록 ON 이 된다. 이때 MC2 는 OFF 상태가 되어야 한다. (보조회로에서 처리됨)
▷ MC2 : 모터 역회전 시 전기가 통한도록 ON 이 된다. 이때 MC1 은 OFF 상태가 되어야 한다. (보조회로에서 처리됨)
위 그림에서 MC2 의 적색선과 청색선을 보자. 직선으로 그대로 연결된 것이 아니라 서로 다르게 연결이 되어 있다.
청색선의 경우 흑 → 청 으로, 적색선의 경우 청 → 흑 으로 연결되어 있음을 알 수 있다. 이렇게 연결하면 모터의 회전 방향이 반대로 바뀐다. MC1 보다 MC2 결선이 복잡함을 알 수고 결선 시 주의를 해야 한다.
2-2. 인터록 (보조회로)
모터의 정회전과 역회전의 선택은 3가닥의 전기선을 모터에 연결하는 방법을 다르게 함에 따라서 가능하다.
MC1 과 MC2 중 어느 하나는 필히 동작을 멈추고(접촉해지) 전기가 흐르는 것을 차단시켜야 한다. 둘 모두에 전기가 흐르게 되면 서로 분리가 되어 있어야 할 전기선들이 합쳐지게 되니 이를 합선(合線) 이라고 한다. 선이 합쳐졌다라는 뜻이다. 합선은 일어나서는 안되는 전기사고이다.
사고를 막기 위해서 회로도 안에는 인터록이라는 부분이 들어간다.
위 도면을 해석하면 아래와 같다.
▶ PB1 누를 때 (정회전)
1) PB1(푸시버튼 1) 을 누르면 MC1 이 동작한다. 동시에 릴레이 X1 도 동작을 한다. (아래에 동그란 색으로 표시가 된 부분)
2) 릴레이 X1 의 접점이 붙게 되면 PB1 에서 손가락을 떼더라도 자기유지(전기가 계속 통함) 가 된다.
3) 릴레이 X1 의 A 접점은 붙고 B 접점은 떨어진다.
4) MC1 이 동작할 때 MC2 는 동작하지 않는다.
▶ PB2 누를 때 (역회전)
1) PB2(푸시버튼 2) 를 누르면 MC2 에 전기가 통한다. 동시에 릴레이 X2 에도 전기가 통한다.
2) 릴레이 X2 의 접점이 붙게 되면 PB2 에서 손가락을 떼더라도 자기유지가 된다.
3) 릴레이 X2 의 A 접점은 붙고 B 접점은 떨어진다.
4) MC1 의 동작은 멈추고 MC2 가 동작한다.
[출처] 전자접촉기(MC) 와 전자개폐기(MS)|작성자 한네스 노벨만