5-1  가동철심형

(可動鐵心形, Moving Iron Core Type)

5-2  유도형(誘導形, Induction Type)

5-3  유도원판형(誘導圓板形,

Induction Disc Type)

5-4  유도원통형(誘導圓筒形, Induction Cup Type)

5-5  전류력계형(電流力計形)

5-6  가동코일형(Moving Coil Type)

5-7  전동기형(電動機形)

5-8  열동형(熱動形, Thermal Type)

5-9  정류형(整流形)

5-10  정지형(Static Type)

5-11  플런저형(Plunger Type)

5-12  힌지형(Hinge Type)

5-13  유극형(有極形, Polarized Type)

5-14  평형 비임형(Balance Beam Type)

5-15  유도환형(誘導環形)

5-16  전류코일(Current Coil)

5-17  전압코일(Voltage Coil)

5-18  동작코일(Operating Coil)

5-19  억제코일(Restraint Coil)

5-20  지지코일(Holding Coil)

5-21  복귀코일(Reset Coil)

5-22  셰이딩코일(Shading Coil)

5-23  저지코일(Blocking Coil)

5-24  제어코일(Control Coil)

5-25  극성코일(polarizing Coil)

5-26  극코일(極 Coil, Pole Coil)

5-27  주접점(主接點, Main Contact)

5-28  보조접점(補助接點, Auxiliary Contact)

5-29  a접점(A Contact)

5-30  b접점(B Contact)

5-31  양방향접점(兩方向接點)

5-32  접접용량(接點容量, Contact Capacity)

5-33  폐로용량(閉路容量, Current Closing Capacity)

5-34  개로용량(開路容量, Current Opening Capacity)

5-35  통전용량(通電容量, Current Carrying Capacity)

5-36  잔류접점(殘留接點)

5-37  기계적접점(機械的接點)

5-38  고정접점(固定接點, Fixed Contact)

5-39  가동접점(可動接點, Moving Contact)

5-40  aa접점(aa Contact)

5-41  bb접점(bb Contact)

5-42  상시개로형 접점(常時開路形)

5-43  상시폐로형 접점(常時閉路形)

5-1 가동철심형(可動鐵心形, Moving

Iron Core Type)

가동철심형은 교류와 직류 양용으로 사용할 수 있는 계전기로 코일이 감긴 고정철심에 코일이 없는 가동철심이 자기흡인력 또는 자기반발력에 의해 가동부가 움직여 거기에 붙어있는 접점을 개폐한다. 그 구조상의 차이에 의해 가동철편형(Hinge형, 회전철심형 balance beam형), plunger형과 유극형으로 나누어진다. 코일에 흐르는 전류에 의해서 발생한 자계로 고정철심과 회전철심에 구동력이 생겨서 동작한다.

5. 응동기구 및 접점

Ⅳ. 보호계전실무분야

【그림 1】 가동철심형

5-2 유도형(誘導形, Induction Type)

유도형 계전기는 교류량에 대한 보호계전기로 가장 많이 사용되고 있으며 arago원판의 원리를 이용한 것으로 간단히 설명하면 그림(2-a)와 같이 알루미늄 원판의 중심을 축으로 지지하여 이것이 자유롭게 돌 수 있게 하여 놓고 말굽자석을 이 원판사이에 끼우고 이 자석을 화살표방향으로 회전시키면 원판 D는 자석의 회전방향과 같은 방향으로 회전한다. 원판이 회전하는 이유는 그림(2-b)에서와 같이 위쪽이 자석의 N극이라 하고 N극이 시계방향으로 회전하면 N극에서 S극으로 가는 자력선을 원판이 반시계 방향으로 끊는 것과 같으며 원판에는 와류가 흐른다. 이 와류와 영구자석의 자력선간에는 전자력이 생기며 이 전자력은 Fleming의 왼손 법칙에 따라 시계방향으로 생겨서 원판이 시계방향으로 회전한다. 즉, 자석의 회전방향과 동일방향으로 회전한다. 여기서 자석을 회전시키는 것은 실용상 곤란하므로 적당한 방법에 의하여 자계를 회전시켜도 똑같은 결과가 되므로 코일을 적당히 배치하여 이것에 적당한 전류를 흘림으로서 자계를 얻는 것이다. 따라서 이동자계와 회전자계로 도체에 발생하는 와전류와의 상호작용에 의해 동작한다.

(a)Arago 원판           (b)기전력분포

【그림 2】 유도형

5-3 유도원판형(誘導圓板形, Induction

Disc Type)

구동력이 작용하는 도체가 원판으로 되어 있으며 구조에 따라 shading coil형과 전력계형으로 구분된다.

shading coil형은 그림(3-a)와 같은 구조로 되어 있으며 air gap을 갖는 자기회로에 하나의 코일이 설치되어 구동전류가 가해진다. 자극부분에서 자로는 둘로 나누어지고 각각의 자속의 위상이 다르게 되도록 shading coil을 설치하여 와류가 발생하도록 하여 양자의 엇갈림에 의해 생기는 회전력을 이용한다.

(a) shading coil형

(b) 전력계형

【그림 3】 유도원판형

전력계형은 적산전력계와 똑같은 구조로 되어 있다. 서로 다른 두개의 자기회로에 각각 1조의 코일이 설치되어 각각의 자기회로는 필요한 두가지 자속을 만들어 회전자를 구동 시킨다.[그림(3-b)참조]

5-4 유도원통형

(誘導圓筒形, Induction Cup Type)

유도원판형에서는 회전자가 원판모양이기 때문에 관성 모멘트가 커서 고속도 계전기를 제작하기 어렵다. 유도원통형은 회전자를 원통모양으로 하여 저관성모멘트 구성으로 한것이다. 구조는 유도전동기와 비슷한 모양으로 되어 있지만 전동기의 회전자 철심에 상당하는 부분이 내부철심으로 고정되어 있고 회전자 도체에 상당하는 부분만이 자유로이 회전한다.

【그림 4】 4극 유도원통형

그림(4)는 4극 유도원통형의 기구로서 이것은 회전자 주위에 있는 4개의 자극이 대칭적으로 배치되어 각 자극에 의해 생기는 회전자속에 의하여 회전자가 회전하게 된다.

5-5 전류력계형(電流力計形)

동작원리는 교류전력계와 같으며 주로 전압, 전류의 양요소로 동작하는 방향계전기, 거리계전기 등에 사용된다. 즉, 전류를 고정코일에 가하여 생긴 자속 가운데 전압에 비례한 전류가 흐르는 가동코일을 설치하여 상호작용으로 동작 구동력을 얻는다.

【그림 5】 전류력계형

5-6 가동코일형(Moving Coil Type)

가동코일형은 영구자석에 의한 자계와 그 자계내에 설치되어 있는 가동코일 전류와의 상호작용에 의해 가동코일이 회전하게 된다. 가동코일형은 코일에 흐르는 전류가 교류일 경우 구동력이 진동하므로 직류계전기용으로만 사용할 수 있다. 가동코일형의 장점은 물리량의 변화를 전기적인 값으로 바꾸었을때 그 값이 미소하더라도 동작하게 하므로 속도, 위치, 수위, 온도등의 검출계전기로 적합하다. 단, 구동력이 작으므로 확실한 동작을 위하여 보조계전기를 사용하여 self holding 회로를 설치할 필요가 있다.

5-7 전동기형(電動機形)

직류전동기 또는 warren모터와 동기전동기 등으로 구동시키는 것으로 지연시간으로 응동하는 한시계전기에 사용한다.

5-8 열동형(熱動形, Thermal Type)

열동형계전기는 열효과로 동작하며 실폰형은 수열밸브부에 액체를 넣어서 온도상승에 기화압력으로 2m 정도의 도관에 연결된 벨로우즈를 팽창시켜서 접점을 개폐한다. 바이메탈형은 바이메탈의 만곡으로 접점을 개폐하는 것으로서 온도변화에 직접응동하는것과 전류를 저항에 흘려서 저항의 온도변화에 응동시키는것 등이 있다.

5-9 정류형(整流形)

교류를 정류하여 직류로 바꾸면 유극형 계전요소, 가동코일형 계전요소 또는 직류용 plunger형 계전요소등 각종의 직류요소를 동작시킬 수 있다. 정류형의 원리는 차동전류로 순시요소를 여자하고 그후 직렬공진 회로를 통하여 기본 주파수 전류로 유극형 계전기의 가동코일을 여자하고 병렬공진회로를 통한 고조파 전류로 억제코일을 여자한다. 유극요소는 별도로 통과전류에 의한 억제로 외부사고시의 오동작을 방지하며 순시요소는 대전류 내부사고시의 보호용이다.

5-10 정지형(Static Type)

정지형 계전기는 주요소에 사용되고 있는 부분의 종류에 따라 트랜지스터형, 전자관형, 자기증폭형, hole효과 등이 있는데 현재 주로 사용되는 것은 트랜지스터형이며 정지형계전기에는 많은 종류의 전자기본회로가 사용되는데 이중에서 switching 관계회로가 많이 쓰인다. 스위칭 회로에는 ⅰ) 논리회로 ⅱ) 레벨검출회로, ⅲ) 적분회로, ⅳ) 한시회로 등이 있다.

5-11 플런저형(Plunger Type)

plunger형은 코일에 흐르는 전류에 의해 생긴 자계내의 철심이 자화되어 자기적 평형 위치까지 흡인되도록 전자력을 이용한 것으로 흡인력이 철심중량보다 크면 작동한다. 교류용은 shading coil을 갖는다.

【그림 6】 plunger형

5-12 힌지형(Hinge Type)

Hinge형은 코일에 흐르는 전류에 의해 발생한 자계로 고정철심 및 가동철편이 자화되어 서로 흡인력이 생기며 이 힘이 스프링의 반발력보다 커지면 동작한다. 이 흡인력은 자속밀도의 제곱에 비례한다.

【그림 7】 hinge형

5-13 유극형(有極形, Polarized Type)

【그림 8】 유극형

유극형은 영구자석을 사용한 직류용과 권선으로 자극을 만드는 교류용이 있으며 영구자석내에 가동철심을 두고 여기에 감은 코일에 전류를 흘려 코일의 극성이 한쪽 공극과 반발하고 다른 한쪽과 흡인하여 동작하는 것으로 큰 시동력을 얻을 수 있고 동작속도가 빠르며 소비전력이 적으므로 고속도 계전기로 사용된다.

5-14 평형비임형(Balance Beam Type)

balance beam형 계전기의 동작원리는 hinge형과 같고 balance beam에 의해 가동부 무게의 영향이 없도록 한것이 특징이다. 또 반항력으로 스프링 대신 다른 억제코일을 두어 두 전류의 크기를 비교하여 동작하도록 할 수 있다.

【그림 9】 balance beam형

5-15 유도환형(誘導環形)

유도환형 계전기는 가동코일에 전류를 흘릴때의 전자유도작용에 의한 일종의 전류력계형 계전기다.

【그림 10】 유도환형계전기

그림과 같이 전류 I1에 의한 자속□1의 유도작용으로 유도환내에 I1에 비례하는 전류를 흘리고 이 전류 I1과 전류 I2에 의한 자속□2의 전자력으로 유도환을 회전시키는 것이다. 가동부분이 가벼우므로 고속도 계전기에 사용된다.

5-16 전류코일(Current Coil)

전류가 인가되는 코일로서 일반적으로 코일의 turn수가 전압코일에 비해 매우 적은 것이 특징이다.

5-17 전압코일(Voltage Coil)

전압이 인가되는 코일로서 전류코일에 비해 turn수가 많다. 즉 코일의 임피던스가 커서 정격전압을 가하였을때 코일에 흐르는 전류는 수10mA~수100mA 정도이다.

【그림 11】 voltage coil

5-18 동작코일(Operating Coil)

동작력을 발생시키는 코일이며 복수의 전기량을 비교하는 계전기에 사용된다.

【그림 12】 operating coil

5-19 억제코일(Restraint Coil)

억제력을 발생시키는 코일이며 동작력을 발생하는 코일과 상대되는 코일로서 구분하여 명령한다.

5-20 지지(支持)코일(Holding Coil)

어떤 신호가 순간적으로 주어지나 이 신호의 결과를 계속 유지시킬 필요가 있을때 주어진 신호로 코일을 여자시키고 이 코일에 의해 동작되는 접점으로 코일이 계속 여자가 되도록 하며 이 코일을 지지코일이라 한다.

【그림 13】 holding coil

5-21 복귀코일(Reset Coil)

계전기가 어떤 원인에 의해서 동작한 후 그 동작 원인이 제거되어도 자동 복귀되지 않고 어떤 코일에 다른 입력을 가하였을 때에 계전기가 복귀되는 경우 이 코일을 복귀코일이라 한다.

5-22 세이딩코일(Shading Coil)

【그림 14】 shading coil

공극이 있는 철심에서 자극면을 분할하여 자로를 둘로 나누고 한 자로에는 단락된 코일을 감아서 두 자로간에 자속의 위상차가 생기도록 한 이 코일을 세이딩코일이라 한다.

5-23 저지(沮止)코일(Blocking Coil)

반송설비로써 반송장치에 사용하는 주파수는 통과하지 못하도록 전력선에 설치된 코일을 말하며 일명 wave trap이라고도 한다.

5-24 제어코일(Control Coil)

특성을 가감조절하기 위한 입력이 인가되는 코일이다.

5-25 극성(極性)코일(Polarizing Coil)

동작방향 또는 극성을 판정하기 위한 기준이 되는 입력이 인가되는 코일이다.

5-26 극코일(極, Pole Coil)

유도원통형 계전기에서 자속을 발생시키는 극에 감겨있는 코일을 극코일이라 하며 극 코일에는 전압억제코일, 전류코일, 극성코일 등이 있다.

【그림 15】 pole coil

5-27 주접점(主接點, Main Contact)

전력선이나 전력기기등에 사고가 발생하면 고장에 의해 나타나는 전압, 전류가 변성기를 통해 계전기에 가해진다. 이 전압과 전류에 의해 미리 규정된 전기량이나 물리량의 크기에 따라 계전기가 응동할 때 계전기 본래의 책무를 수행하는 접점을 말한다. 무입력 상태에서 열려 있고 입력에 의해 응동되었을 때 닫히는 □a□접점과 이와는 반대로 무입력 상태에서 닫혀 있고 입력에 의해 응동되었을때 열리는 □b□접점이 있다.

5-28 보조접점

(補助接點, Auxiliary Contact)

주접점 책무의 수행을 돕는 접점을 말하며, 주점점과 병렬로 연결되어 있으며 이를 동작시키는 holding coil(지지coil)은 주접점과 직렬로 연결되어 있어 주접점 동작에 의해 holding coil에 전류가 흐르면 보조접점이 폐로되어 trip전류가 흐르는 동안 주접점을 단락하여 폐로를 확실히 하는 동시에 주접점이 폐로될 때 접점 보호 역할을 한다.

5-29 a접점(a Contact)

계전기에 입력이 인가 되었을때 닫히고 무입력 상태에서 열려 있는 접점을 말한다.

5-30 b접점(b Contact)

a점점과는 반대로 계전기에 입력이 인가되었을 때 열리고 무입력 상태에서 닫혀 있는 접점을 말한다.

5-31 양방향접점(兩方向接點)

(a) a접점    (b) b접점    (c)양방향접점

【그림 16】

한 개의 가동부가 계전기 입력이 영인 위치로부터 두개의 방향에 이동할 수 있고 그 각 방향으로 개폐할 수 있는 접점을 말한다. 예를 들면 전류가 어느 방향으로 흐르고 있는 가를 한개의 계전기로서 식별하고 싶을 때 사용하는 접점기구로서 입력이 영인 경우는 중앙부에 위치하고 전류가 어떤 한 방향으로 흐르면 좌측접점이 닫히고 전과 반대방향으로 흐르면 좌측접점이 닫히도록 하는 즉, 양방향에 대해서 개폐가 가능한 접점을 말한다.

5-32 접점용량

(接點容量, Contact Capacity)

접점이 기계적으로나 기능적으로 이상없이 유지할 수 있는 부담의 한도를 말하는 것으로써 접점용량은 폐로용량, 개로용량 및 통전용량 등을 총칭하여 말한다.

5-33 폐로용량(閉路容量, Current

Closing Capacity)

접점이 폐로할 수 있는 부담의 한도이며 보정하는 조건과 전압에서 폐로할 수 있는 전류 또는 VA로 표시한다.

5-34 개로용량(開路容量, Current

Opening Capacity)

접점이 개로할 수 있는 부담의 한도이며 보정하는 조건과 전압에서 개로할 수 있는 전류 또는 VA로 표시한다.

5-35 통전용량(通電容量, Current

Carrying Capacity)

보정하는 조건에서 폐로된 접점의 통전부가 정해진 온도상승한도를 초과하지 않는 전류의 한도이며 통전허용시간에 따라 연속통전용량 및 단시간통전용량이 있다.

5-36 잔류접점(殘留接點)

조작스위치(control switch)에 있는 접점인데 switch를 투입 또는 개방한 것을 기억해두는 기계적 접점을 말하는 것으로서 투입한 상태를 기억해두는 투입잔류접점과 개방한 상태를 기억해두는 개방잔류접점이 있으며 이들 접점의 복귀는 switch를 반대 위치로 조작할 때에 복귀된다.

5-37 기계적접점(機械的接點)

기계적인 동작에 의한 접점으로 a접점과 b접점이 있다.

예, limit Switch

【그림 17】 기계적 접점

5-38 고정접점

(固定接點, Fixed Contact)

계전기가 입력에 의해 응동하는 것에 관계없이 일정한 위치를 유지하는 접점을 말하며 계전기 가동부분에 고정된 가동접점의 동작에 의해 계전기 본래의 책무를 수행한다.

5-39 가동접점

(可動接點, Moving Contact)

계전기가 미리 규정된 전기량이나 물리양의 크기에 따라 응동할 때 가동부분과 같이 행동하는 접점을 말한다.

(a) 가동철심형

(b) plunger형

【그림 18】 가동접점

5-40  aa접점(aa Contact)

차단기의 보조switch접점으로 차단기가 개방된 상태에서 개방되어 있는 것은 a접점과 같으나, 닫힐 때는 a접점보다 시간적으로 늦게 닫히고, 열릴 때는 빨리 열리는 접점을 말한다.

5-41 bb접점(bb Contact)

차단기의 보조 switch접점으로 차단기가 개방된 상태에서 폐로되어 있는 것은 b접점과 같으나, 닫힐 때는 b접점보다 시간적으로 빨리 닫히고 열릴때는 늦게 열리는 접점을 말한다.

5-42 상시개로형 접점(常時開路形)

평상시 무입력 상태에서 개로되어 있다가 계전기입력에 의해 닫혀 계전기 자체의 동작책무를 수행하는 접점을 말한다. 일반적으로 a접점이 여기에 속한다.

5-43 상시폐로형 접점(常時閉路形)

평상시 무입력 상태에서 폐로되어 있다가 계전기입력에 의해 열려 계전기 자체의 동작책무를 수행하는 접점을 말한다. 일반적으로 b접점이 여기에 속한다.