전기 기초이론 국립농업과학원 생산자동화기계과 김동억 031-290-1859, 010-2210-4849

전기란 무엇인가 지구상의 모든 물질은 미세한 원자로 구성되어 있으며, 이 원자에는 양의 성질을 나타내는 핵과 음의 성질을 나타내는 전자로 구성     원자구조          중성          양전기 발생       음전기 발생

전류 대전된 입자 사이에 도체로써 다리를 놓으면 본래의 상태로 되돌아가려는 힘(전기력)이 생겨 음전하들이 도체를 타고 양전하 쪽으로 이동하는데 이러한 전자들이 도체를 따라 흘러가는 현상을 전류

전압 전류는 전기력에 의하여 전하가 이동하는 현상이다. 그런데 전하가 이동하는 힘의 원인이 되는 것은 전기력이고, 이 힘은 전위차에 의하여 발생이 되며 이렇게 전하가 이동하는 힘의 세기를 전압

저항 자유전자가 이동할 때 이동을 방해하는 요인을 가지고 있는데 이렇게 자유전자의 이동을 방해하는 요인을 도체의 저항 도체에 전류가 흐를 경우에도 전류의 흐름을 방해하는 작용이 존재하며 도체의 종류나 굵기, 길이 등에 따라 달라지는데 대체로 길이에 비례하고 단면적에는 반비례한다. 이러한 전류의 흐름을 방해하는 작용을 전기저항 또는 단순히 저항 (resistance)이라 하고 단위로는 옴(ohm:[Ω])을 사용

전기회로에서 전류, 전압, 저항사이에 나타나는 전기적인 법칙 오옴의 법칙 전기회로에서 전류, 전압, 저항사이에 나타나는 전기적인 법칙 저항직렬접속 : 저항병렬접속 :

교류전류 균일한 자기장 속에 직사각형의 도선abcd를 일정한 각속도로 회전시키면, 도선을 지나는 자기력선의 수가 변하여 방향과 세기가 변하는 기전력을 얻을 수 있는데, 이와 같이 방향과 세기가 변하는 전류를 교류전류

직류전류 시간이 변화되더라도 전자의 흐름과 크기가 항상 일정한 전류 - 건전지, 직류발전기, 축전지, 정류기 등

전류와 자기장 전류가 흐르는 도선에 자침을 가까이 하면, 전류가 통하는 도선이 만드는 자기장의 영향으로 자침이 힘을 받아 움직이고, 자기장 속에 도선을 넣고 전류를 통하면 전자기력 유도에 의하여 도선이 움직인다 막대자석을 코일속에 왕복시키면, 검류계의 바늘이 0점을 중심으로 좌우로 움직인다

테스터기

전기부품

배선용 차단기 배선용 차단기는 저압 배선의 보호를 목적으로 한 차단기이다. 다른 명칭 : NFB(No Fuse Breaker) 개폐기구, 트립장치 등을 절연물 용기내에 일체로 조립한 것으로 통전상태의 전로를 수동 또는 전기 조작에 의해 개폐할 수 있으며, 과부하 및 단로 등의 이상 상태시 자동적으로 전류를 차단하는 기구

배선용 차단기 선정 과전류차단기의 정격전류는 회로의 부하최대전류 이상이어야 하고, 사용하는 전선의 연속허용전류를 초과하지 않는 범위 내에서 선정 일반회로(전등, 전열) = 부하전류 × 1.2배 전동기회로(모터 등) = 부하전류 × 2.5~3배 콘덴서회로 = 부하전류 × 1.5배

누전차단기 전기가 누전될 때, 전기를 차단하여 화재나 감전 등의 안전사고를 방지하는 장치

접지 시설 전기사용 시설물에서 접지는 가장 기본적인 안전장치이다. 안전장치인 접지시설이 부적합 하면 인명의 감전사고나 전자장비의 파손 및 오동작의 주원인이 된다. 인명사고 방지 및 고가의 장비보호와 오동작 방지를 위한 완벽한 접지시설을 유지   접지선은 1.6mm이상의 전선을 사용하고, 75cm이상 땅속깊이 묻어야 하며, 접지봉은 구리봉이나 구리판을 사용하며, 매몰시 접지봉 주위에 숯을 묻어주면 좋다. 접지공사의 종류 접 지 선 의 굵 기 제1종 접지공사 지름 2.6mm 이상 제2종 접지공사 지름 4mm(고압 또는 중성점 다중접지방식의 특별고압 가공전선로의 전로와 저압전로를 변압기에 의해 결합한 경우 지름 2.6mm)이상 제3종 접지공사 지름 1.6mm 이상 특별 제3종 접지공사

*유입하는 전류와 유출하는 전류의 대수 합은 Zero 다 키르히호프의 법칙 *유입하는 전류와 유출하는 전류의 대수 합은 Zero 다 i1 – i2 = 0 (Zero) P 유입전류 i1 ZCT N 부 하 유출전류 i2 차단 기구

정상적인 경우 P 자속의 방향 N i1 = 10 부 하 i2 = 10 EX) i1- i2 = “Zero” 부하측 유입전류 i1 10A 부하측 유출전류 i2 10A 자속  10 - 10 = 0 (“Zero”) 차단 기구

누전발생시 트립경로 P 자속의 방향 N EX) i1- i2 = “Zero” 부하측 유입전류 i1 10A 부 하 i1 = 10 자속의 방향 N i2 = 5 EX) i1- i2 = “Zero” 부하측 유입전류 i1 10A 부하측 유출전류 i2 5A 자속 10 - 5 = 5 * 전선에 전류가 흐르면=> 전계발생=>자계발생 => ZCT 철심(자로)을 따라 자속흐름 => 전류유도 => 전압발생 => 누전차단기 트립 ZCT i3 = 5 차단 기구

3종접지의 중요성 P N 3종 접지를 하지 않았을 경우 문제점 누전시  누설전류 인체를 통하여 TR i1 = 10 부 하 N 3종 접지를 하지 않았을 경우 문제점 누전시  누설전류 인체를 통하여 전류가 흐르기 때문에 감전의 위험 발생 i2 = 5 i3 = 5 차단 기구 i3 = 5

누전차단기 설치하는 이유 E=220V Vg=30V 제3종접지공사 실시 누전차단기 설치 R2 = 5 옴 E = 220V 감전대책 제3종접지공사 실시 누전차단기 설치 i1 = 10 TR 부 하 E=220V i2 = 5 i3 = 5 차단 기구 Vg=30V i3 = 5 R2 = 5 옴 E = 220V R3 = (Vg/E-Vg) * R2 R3 = (50/220-50)* 5 = 1.47옴 국내규정은 100옴 이하로 규정 되어 있으므로 누전시 위험초래 따라서 누전차단기의 설치가 필수적임 허용접촉전압(Vg) 1종 : 2.5V 2종 : 25V 3종 : 50V 4종 : 제한없음

누전차단기 선정시 주의사항 가. 최소동작전류는 정격감도전류의 50% 이상으로 할 것 나. 인입구장치 등에 설치하는 경우 전류동작형으로 할 것 다. 감전보호용 누전차단기는 고감도 고속형일 것 라. 저압전로에 시설하는 누전차단기는 전류동작형으로 할 것 마. 누전차단기의 조작용손잡이 또는 누름단추는 트립프리기구로 바. 감전보호를 목적으로 시설할 경우 일반적으로 정격감도전류30㎃이하,동작시간0.03초 이하

누전차단기 동작시간 구 분 정격감도 전류(㎃) 동 작 시 간 고감도형 고속형 5 10 15 30 시연형 구   분 정격감도 전류(㎃) 동 작 시 간 고감도형 고속형 5 10 15 30 정격감도전류에서 0.1초 이내, 인체감전보호형은 0.03초 이내 시연형 정격감도전류에서 0.1초를 초과하고 2초이내 반한시형 정격감도전류에서 0.2초를 초과하고 2초 이내 정격감도전류 1.4배의 전류에서 0.1초를 초과하고0.5초 이내 정격감도전류 4.4배의 전류에서 0.05초 이내 중감도형 50, 100, 200 5,00 1,000 정격감도전류에서 0.1초이내

전자 접촉기 전자 접촉기는 전동기나 저항부하의 개폐에 널리 사용되고 있는 기기로서 주 접촉부, 보조 접촉부, 조작 전자석부로 구성되며, 교류용과 직류용이 있다. 전기신호를 접속.차단할 때는 단독으로 사용되기도 하나 전동기 제어용으로 사용할 때는 열동형 계전기와 조합하여 전자 개폐기로서 사용된다.

전자 개폐기 전자 개폐기는 전자 접촉기에 과전류 보호장치를 부착한 것으로, 주로 전동기 회로를 규정 사용 상태에서  빈번히 개폐하는 것을 목적으로 사용되며, 차단 가능한 이상 과전류를 차단하는 것을 목적으로 한다. 전자 개폐기 = 전자 접촉기 + 열동형 계전기

릴레이 릴레이는 전자 계전기라고도 하며, 전자 코일에 전원을 주어 형성된 자력을 이용하여 가동철편을 움직여서,  가동철편과 연동되는 기구에 의하여 접점을 개폐시키는 기능을 가진 장치의 총칭이다.

타이머 타이머는 타이머 릴레이라고도 하며, 입력신호가 주어지고 일정시간 경과 후에 내장된 접점을 ON, OFF시키는 시퀀스 제어기기로서 타임제어의 주된 신호처리 기기이다.

▣ 마이크로 스위치 마이크로 스위치는 미소접점 간격과 스냅액션 기구를 가지며, 구정된 동작과 규정된 힘으로 개폐동작을 하는 접점기구가 케이스에 내장되고, 그 외부에 액추에이터를 가지도록 소형으로 제작된 스위치를 말한다. ▣ 리미트 스위치  리미트 스위치는 마이크로 스위치를 물, 기름, 먼지, 외력 등으로부터 보호하기 위해 금속 케이스나 수지 케이스에 조립해 넣은 것이다.

근접스위치 근접 스위치는 이용하는 물리현상에 따라 검출코일의 인덕턴스 변화를 이용하는 고주파 발진형의 근접 스위치와 커패시턴스의 변화를 이용하는 정전용량형 근접 스위치가 있다. 고주파 발진형 근접 스위치는 검출면 내부에 발진용 검출코일이 있으며, 이 코일 가까이에 금속체가 존재하거나 접근하면 전자유도 작용으로 인해 금속체 내에 유도전류가 흘러 검출코일의 인덕턴스 변화가 발생되는 것을 검출하여 출력신호를 발생기키는 형식으로 검출대상은 금속에 한한다. 정전 용량형 근접스위치는 금속체를 포함하여 나무, 종이, 플라스틱, 물 등 거의 모든 물체의 검출이 가능하다

누름버튼 스위치 누름버튼 스위치는 명령 입력용 스위치 중 가장 많이 사용되고 있다. 조작부를 손으로 누르면 접점상태가 변하는 것으로, 조작력을 제거하면 내장된 스프링에 의해 자동적으로 초기상태로 복귀하며 수동조작 자동복귀형 스위치라고도 한다.

유지형 스위치 유지형 스위치는 일명 잔류접점 스위치로 조작을 가하면 반대 조작이 있을 때까지 조작했을 때의 접점 상태 를 유지하는 스위치로서, 시퀀스에서 자동 ↔ 수동, 연동 ↔ 단동 등과 같이 조작방법의 절환에 주로 사용되며, 또 한 간단한 회로에서는 운전 ↔ 정지와 같은 프로그램 제어용으로 사용된다.

접점의 종류 ▣ a접점 (Arbeit contact) 조작력이 가해지지 않은 상태 즉, 초기상태에서 고정 접점과 가동접점이 떨어져 있는 접점을 말하며, 조작력이 가해지면 고정접점과 가동 접점이 접촉되어 전류가 흐른다. ▣ b접점 (Break contact) 조작력이 가해지지 않은 상태 즉, 초기상태에서 고정 접점과 가동접점이 닫혀 있는 접점을 말하며, 조작력이 가해지면 고정접점과 가동접점이 떨어져 전류가 흐르지 않는다. ▣ c접점 (Change over contact) a접점과 b접점이 모두 가동접점을 공유한 형식의 전환접점을 말함

전자계전기의 a접점 전자계전기의 코일에 전류가 흐르지 않는 상태(복귀상태)에서는 가동접점과 고정접점이 떨어져 열려[OFF] 있다. 코일에 전류가 흐르면(동작상태) 가동접점이 고정접점에 접촉되어 닫힌다.[ON]

전자계전기의 b접점 전자계전기의 코일에 전류가 흐르지 않는 상태(복귀상태)에서는 가동접점과 고정접점이 접촉되어 닫혀져[ON] 있다. 코일에 전류가 흐르면(동작상태) 가동접점이 고정접점과 떨어져 열려져 있다.[OFF]

전자계전기의 c접점 a접점과 b접점이 1개의 가동접점을 공유해서 조합된 구조의 접점을 말한다. 코일에 전류가 흐르면(동작상태) 1과 2가 연결된다. [코일의 전류를 끊으면(복귀상태)] 원래의 상태로 복귀하여 2와 3이 연결됨

전기 안전

전선의 선택 20m 이내 20～30m 30m 이상 단선 (mm) 연선 (mm2) 1마력 전동기 (0.75kw) 110V 1.6   20m 이내 20～30m 30m 이상 단선 (mm) 연선 (mm2) 1마력 전동기 (0.75kw) 110V 1.6 2 3.5 3.2 8 220V 1.2 1.25 2마력 전동기 (1.5kw) 2.6 5.5 4 14

사용전력과 퓨즈 규격 사용전력(kw) 퓨즈규격 110V 220V 1 10A 5A 2 20A 3 30A 15A 5 50A 25A

누전차단기 사용 교류600V이하의 전로에서 인체에 대한 감전사고 및 누전에 의한 화재, 아크에 의한 전기기계기구의 손상을 방지하기 위하여 누전차단기를 설치한다   누전차단기를 거치지 않고 배선하지 말며, 누전차단기가 작동하면 누전개소를 수리한 후 사용해야 하며, 한달에 한번씩 시험용 단추를 눌러보아 작동상태를 확인해야 한다

인체의반응과감전 전류치의비교(교류60㎐,3sec기준) 감전 전류치(㎃) 인체의 반응 0.5 이하  감지할 수없다 5 ∼ 30  호흡곤란, 혈압상승,- 수분간견딜수 있다 31∼ 50  심장고동불규칙,경련발생 - 수분 견딘다 51∼100  짧은 시간의 경우 강렬한 쇼크는 받지만 아직 심실세동은 없다 - 수초 견딘다. 수100 초과  즉시 심실세동현상 발생.