표준 브레이커가 전기 고장에 어떻게 반응하나요?

고장 보호를 위한 회로 차단기 작동

표준 회로 차단기는 과부하나 단락과 같은 고장 시 전류를 중단하여 전기 시스템의 손상, 배선의 과열 및 화재 위험을 방지하도록 설계된 중요한 안전 장치입니다. 그 보호 기능은 회로의 안전성과 신뢰성을 보장합니다.

단락 보호

• 무엇이 일어나는가: 저저항 경로(예: 라이브 와 중성선 사이의 직접 접촉)가 회로의 정격보다 훨씬 큰 전류 급증을 유발할 때 단락이 발생합니다.

• 차단기 반응: 차단기는 거의 즉시(밀리초 내) 전류의 순간적인 급증을 감지하고 트립하여 다음을 위해 전류 흐름을 차단합니다:

• 구성 요소를 손상시키는 과도한 열 축적을 방지합니다.

• 화재 또는 전기 아크의 위험을 줄입니다.

과부하 보호

• 무엇이 일어나는가: 연결된 장치(예: 여러 가전제품이나 고출력 장비)가 시간이 지남에 따라 회로의 안전 용량을 초과하는 경우 과부하가 발생합니다.

• 차단기 반응:

• 배선의 과열과 절연재의 악화를 방지합니다.

• 지속적인 과전류로 인한 잠재적인 화재 위험을 피합니다.

• 차단기의 내부 열 메커니즘이 지속적인 과다 전류를 감지합니다.

• 전류가 지속될수록 차단기의 가열 요소가 열려 이중 금속 스트립이 점진적으로 구부러집니다.

• 스트립이 충분히 구부러지면 차단기가 트립하여 다음을 위해 회로를 분리합니다:

전기 고장 시 표준 회로 차단기의 작동 방법?

일반적인 표준 회로 차단기는 접지 고장이나 중성선의 부재를 감지하지 못합니다. 대신 단순히 단락과 과부하에 대한 보호만 제공합니다. 이것이 국립 전기 코드(NEC)가 장치와 인원 모두를 위한 적절한 보호를 위해 접지 고장 회로 차단기(GFCI)를 사용하도록 요구하는 이유입니다.

아래는 표준 차단기가 정상 상태와 고장 상태에서 어떻게 작동하는지를 보여주는 회로 예입니다:

정상 조건

아래 다이어그램에서 조명 회로는 15A 차단기에 의해 제어되고 보호되며, 120V/240V 메인 패널로부터 120V를 공급받습니다.

회로에 고장이 없으므로 모든 구성 요소가 정상적으로 작동하며, 조명이 의도대로 밝혀집니다.

단락 / 과부하 조건

이제 단락이나 과부하가 발생하는 상황을 고려해보겠습니다. 예를 들어, 핫 와이어가 장치(예: 전구 홀더)의 금속 하우징과 접촉하는 경우입니다. 이러한 경우, 고장 전류가 생성되어 접지 선을 통해 전력 원으로 돌아갑니다. 접지 선은 메인 패널에서 중성선과 연결되어 저저항 경로를 형성하여 회로를 완성합니다.

접지 선의 극히 낮은 저항으로 인해 고장 시 최대 600安倍的翻译似乎被截断了。让我继续完成韩语翻译：

접지선의 극히 낮은 저항으로 인해 고장 시 최대 600安倍（安培）的电流会通过电路，造成严重的过载。断路器的内部机制会立即检测到这种过大的电流并触发跳闸动作。15安培的断路器会迅速将电路从主电源断开，从而保护电气设备和人员免受过热、电弧或电击等潜在危险。

故障检测和跳闸

如下图所示，15安培的断路器在检测到超过其额定容量的故障电流时立即跳闸。此动作将电路从主电源断开，提供对过载和短路的强健保护。

标准断路器和接地故障

如前所述，标准断路器不保护接地故障——即电力意外流向地面的情况——或中性线断开的情况，这两种情况都存在重大安全隐患。在这种情况下：

• 接地故障：电流偏离预定电路路径并流向地面（例如通过人或有缺陷的电器），造成危险的触电风险。

• 中性线断开：断开的中性线会导致电压不平衡，迫使电流寻找替代路径（例如通过设备外壳或地线），这可能导致过热或电击。

在这两种情况下，故障电流可能通过非预期的路径完成电路，绕过标准断路器的过载/短路保护机制。这就是为什么需要专门的设备如接地故障断路器（GFCI）或电弧故障断路器（AFCI）来应对这些特定危险。

这可能导致电流通过非预期路径流动，包括中性线和地线。此外，电路中的任何暴露金属部件可能会带电，携带危险的72伏或120伏电压——造成严重的电击或火灾风险。

为了解决这个问题，应使用GFCI断路器代替标准断路器，以确保在发生接地故障时的安全。

접지선의 극히 낮은 저항으로 인해 고장 시 최대 600安倍（安培）的电流会通过电路，造成严重的过载。断路器的内部机制会立即检测到这种过大的电流并触发跳闸动作。15安培的断路器会迅速将电路从主电源断开，从而保护电气设备和人员免受过热、电弧或电击等潜在危险。

고장 검출 및 트립

아래 다이어그램에서 보듯이, 15A 차단기는 그의 정격 용량을 초과하는 고장 전류를 감지하면 즉시 트립합니다. 이러한 동작은 회로를 주 전원에서 분리하여 과부하와 단락에 대한 강력한 보호를 제공합니다.

표준 차단기와 접지 고장

앞서 언급했듯이, 표준 회로 차단기는 전기가 의도하지 않게 지면으로 흐르는 접지 고장이나 중성선이 끊어진 상황을 보호하지 않습니다. 이러한 상황은 모두 중대한 안전 위험을 초래합니다. 이러한 상황에서는:

• 접지 고장: 전류가 의도된 회로 경로에서 벗어나 지면으로 흐르며 (예: 사람이나 고장난 기기를 통과), 위험한 쇼크 위험을 초래합니다.

• 중성선 단절: 분리된 중성선은 전압 불균형을 초래하여 전류가 다른 경로 (예: 장비 케이싱이나 접지선)를 찾게 합니다. 이는 과열이나 전기 쇼크로 이어질 수 있습니다.

두 경우 모두, 고장 전류는 표준 차단기의 과부하/단락 보호 메커니즘을 우회하여 의도하지 않은 경로를 통해 회로를 완성할 수 있습니다. 이것이 특정 위험에 대응하기 위해 접지 고장 회로 차단기(GFCI)나 전기 아크 회로 차단기(AFCI)와 같은 특수 장치가 필요하게 만듭니다.

이는 전류가 의도하지 않은 경로, 즉 중성선과 접지선을 통해 흐르게 만들 수 있습니다. 또한, 회로 내의 노출된 금속 구성 요소는 72V 또는 120V의 위험한 전압을 가질 수 있으며, 이는 심각한 전기 쇼크 또는 화재 위험을 초래할 수 있습니다.

이 문제를 해결하기 위해, 접지 고장이 발생했을 때의 안전을 위해 GFCI 차단기를 표준 차단기 대신 사용해야 합니다.