차단기 시험 장비용 측정 및 측정 기기에 대한 상세 설명

차단기 제조 공장 감사 시, 감사관은 차단기 자체에서 해당 차단기 테스트에 사용된 장비로 초점을 옮기는 경향이 있습니다. 관련 질문은 벤치가 얼마나 신뢰할 수 있는가입니다. 47.2초라는 시간은 단독으로는 의미가 없습니다. 이 측정이 어디서 왔는지, 그리고 어떤 결과로 국가 표준 초 단위와 비교할 수 있는지 아는 것이 중요합니다. 따라서 각 측정이 문서로 증명될 수 있는 측정 체인에 관한 것입니다.

이것은 측정 및 측정 기기의 영역입니다: MCB, MCCB, RCCB 및 에너지 미터 제조업체에게는 지적 연습보다는 실용적인 적용에 가깝습니다. 즉, 이러한 장치들은 적절한 문서와 함께 공인된 실험실에서 교정되었다고 당연하게 여겨집니다.

이 가이드는 차단기 테스트 벤치에서 무엇을 측정해야 하는지, 측정 체인을 이해하는 방법, 공인 실험실의 교정 보고서를 읽는 방법, 테스트 간격을 정의하는 방법, 그리고 장비가 제조되기 전 구매 계약에 측정 기능을 포함하는 방법을 개략적으로 설명합니다.

차단기 공장 내에서 측정 및 측정 기기가 의미하는 바

기술 공학에서, 측정 기기는 특정 측정값을 알아내기 위해 사용되는 도구입니다. 다양한 저전압 전기 장치를 제조하는 공장에서는 보통 필요한 모든 측정이 매우 크거나, 매우 작거나, 짧은 시간 동안 이루어지기 때문에 훨씬 더 정확하고 복잡해집니다.

차단기 생산은 다섯 가지 다른 유형의 측정을 포함하며, 이는 다양한 등급의 측정 기기를:

• 필요로 합니다. 전류. 가정용 MCB의 정격 전류 6A에서 즉시 접근 10kA까지 시작합니다. 전류는 전류 변압기, 로고프스키 코일 또는 교정된 미터에 공급하는 정밀 션트 저항기를 통해 측정됩니다.
  시간. 열 작동 시간은 초에서 시간 단위로 변동해야 하며, 자기 작동 시간은 몇 밀리초 내에 측정되어야 합니다. 시간은 트립 감지 센서에 의해 종료되는 크리스탈 기준 디지털 타이머로 측정됩니다.
  저항. 접촉 저항 값은 켈빈 마이크로 옴 미터를 사용하여 마이크로 옴 단위로 측정해야 합니다. 100 마이크로 옴 이상의 단자 저항은 차단기에 들어가는 전류를 왜곡시키기 시작합니다.
  전압. 절연은 1500V에서 2500V 범위의 AC 전압으로 점점 더 테스트되며 누설 전류 값과 함께 측정됩니다.
  온도. 주변 공간의 온도와 측정 중 접촉부의 온도입니다.

각 측정 프로세스 유형은 특정 측정 장치, 특정 특성 범위, 드리프트 동작, 심지어 특정 교정 요구 사항을 필요로 합니다. 측정 장치는 하나의 교정 조건만 있는 것이 아니라, 측정 지점 수만큼 동일한 수의 교정 조건을 가지므로, 감사자가 어느 하나에 대해 근본적으로 질문할 기회를 제공합니다.

테스트 벤치는 자체가 측정 기기입니다

대부분의 생산 관리자들이 세상을 보는 방식에서 중요한 변화는 열 교정 벤치를 생산 장비로 보고 생산 장비처럼 취급한다는 점입니다. 그 비용은 생산 수단의 비용처럼 평가되며, 유지보수도 생산 장비처럼 수행됩니다. 그러나 실제로는 측정 및 측정 기기의 영역입니다, 생산 장비와 달리 물리적 출력을 생산하는 것이 아니라 숫자만을 생성하여 품질 사양을 제공하기 때문에.

테스트 미터에 대한 요구 사항이 500 A 교정 벤치에도 적용됩니다. 예를 들어 식별, 교정 상태 표시, 정의된 간격, 초기 및 최종 데이터, 허용 오차 위반, 환경 제어 등이 있습니다. 저희 가이드에서는 MCB 테스트 실험실이 실제로 포함하는 내용 이러한 요구 사항이 테스트 영역의 물리적 배치를 어떻게 형성하는지 설명합니다.

통과/불통과 테스터와 측정 장치의 차이점도 여기서 중요합니다. 통과/불통과 테스터는 단순히 판독값이 고정된 한계 내에 있는지 확인하는 반면, 교정 벤치는 일부 매개변수를 측정하여 제공된 데이터에 대한 사용자의 책임을 부여합니다. 기술 가이드인 MCCB 교정 기계 선택 에서는 실제로 그 경계가 어디에 있는지 다룹니다.

측정 추적성: 체인 설명

측정 추적성 은 주어진 측정이 연속적인 교정 체인을 통해 기본 참조에 연결될 수 있음을 설명하는 용어입니다(체인의 각 연결 고리는 특정 측정 불확실성을 보장합니다).
차단기 제조업체의 경우 이 체인은 네 개의 연결 고리로 구성됩니다.

1. ① 연결 고리: SI 정의. 암페어와 초의 정의는 물리 상수에 의존하며 국가 계량 기관을 통해 구현됩니다.

   ② 연결 고리는 국가 계량 기관입니다. NIST(미국), PTB(독일), NPL(영국), NIM(중국). 이 기관들은 기본 표준을 유지하고 공인 실험실의 작업 표준 교정을 수행합니다.

   ③ 연결 고리는 ISO/IEC 17025 인증을 받은 공인 제3자 교정 실험실로, 국가 기관에 대해 참조 표준을 교정하고 공장에 보관되는 인증서를 발급합니다.

   ④ 연결 고리는 해당 참조 표준을 기반으로 일정 간격으로 현장에서 교정되거나 교정을 위해 배송되는 테스트 벤치입니다.

이 체인의 어떤 연결고리를 제거하면 체인은 무가치해집니다. 인증을 받지 않았거나 다른 매개변수에 대해 인증받은 실험실의 교정 증명서는 추적성의 증거로 사용할 수 없습니다.

인증 범위는 구매자가 너무 자주 무시하는 부분입니다.

인증은 실험실/회사 단위가 아니라 측정 매개변수 및 범위별로 작동합니다. 100A DC 전류에 대해 인증받은 실험실은 2000A AC 전류의 출처를 증명할 수 없습니다, 설령 실험실이 증명서를 제공하려고 해도 말입니다.

제3자 교정 보고서 읽기

적합한 교정 보고서에는 정의된 요소 세트가 포함되어 있습니다. 포함되어야 할 내용을 알면 누락된 부분을 쉽게 확인할 수 있습니다.

교정 전 데이터는 사람들이 무시하는 정보입니다.

많은 구매자는 단순히 기계가 교정되었다는 종이만 요구합니다. 만약 실험실이 장치를 먼저 교정하고 그 후에 사용한다면, 종이에는 장치가 합격했다고 적혀 있지만, 그 이전 생산 월에 대해서는 아무것도 알려주지 않습니다. 항상 교정 서비스 주문 시 교정 전 및 교정 후 데이터를 작성하세요. 추가 비용이 들지 않으며, 이후 발견되는 드리프트에 대한 유일한 보호 수단입니다.

불확도 측정은 정확도와 다릅니다.

측정 불확도 획득된 결과에 대한 의심을 정량화합니다. 이는 일반적으로 k = 2인 확장 불확실성으로 전달되며, 이는 95%의 확실성에 해당합니다. 예를 들어, 135.0 A의 측정값에 k = 2에서 0.4 A의 확장 불확실성이 있다면, 실제 값은 134.6 A와 135.4 A 사이일 가능성이 매우 높다고 말할 수 있습니다. 그러나 정확도는 획득된 값이 얼마나 가까워야 하는지에 대한 회사의 사양입니다. 하나는 측정된 값이고 다른 하나는 선언입니다. 감사 결과는 종종 후자를 처음으로 취하는 데서 발생합니다.

시험 불확실성 비율: 참조 기준이 벤치보다 더 나아야 하는 이유

산업 계측의 기본 원칙은 시험 불확실성 비율이 4:1 이상이어야 한다는 것으로, 이는 참조 표준이 교정 기기보다 네 배 더 정확해야 함을 의미합니다. 많은 품질 시스템은 경제적으로 가능하다면 10:1을 선호합니다.

차단기 시험에 적용하면 산술이 구체적입니다. Benlong의 MCB 자동 테스트 라인 는 순간 트립에 대해 ±0.5%의 전류 정확도와 ±1ms의 타이밍 정확도를 명시합니다. 해당 전류 채널을 4:1 비율로 교정하려면 작업 범위 전반에 걸쳐 ±0.125%보다 나은 참조 전류계를 필요로 합니다. 해당 타이밍 채널을 교정하려면 ±0.25ms보다 나은 시간 참조가 필요합니다.

동일한 논리가 에너지 미터 작업에도 적용되며, 비율이 직접 실무에 반영됩니다: 클래스 0.2 미터는 클래스 0.05 참조 표준과 비교 검증되며, 비율은 4:1입니다. 전기 미터 시험 장비 및 정확도 검증 가이드의 상세한 설명은 해당 요구 사항이 전체 벤치 아키텍처를 어떻게 주도하는지 보여줍니다.

공급업체가 귀하의 지역 내 어떤 공인 실험실보다 더 엄격한 정확도를 가진 벤치를 제시한다면, 그 사양은 장식용입니다. 서명 전에 교정 가능 여부를 확인하십시오.

어떤 매개변수가 교정이 필요하며, 얼마나 자주 해야 하는가

벤치의 모든 채널이 동일한 위험을 가지는 것은 아니며, 교정 예산은 한정적입니다. 아래 표는 저전압 차단기 시험 장비에 대한 일반적인 산업 관행을 반영합니다.

표준 기간은 12개월이지만, 이 기간을 결정하는 것은 정해진 루틴보다는 신중한 평가의 문제여야 합니다. 장치가 적극적으로 사용되는 경우, 이전 인증서의 이력이 장치가 허용 편차 한계에 근접했음을 보여주는 경우, 장치가 이동되거나 수리된 경우, 또는 고객이나 인증 수행 기관의 요청이 있을 경우 이 기한은 단축되어야 합니다. 문서화된 드리프트 데이터 없이 기간 연장은 허용되지 않습니다.

허용 오차 초과 시

벤치가 “허용 오차 초과” 판독값을 생성한 것이 발견되면, 이는 문서화 문제가 아니라 생산 결함 문제입니다. 모든 유닛이 현재 결함 판독값을 생성한 기기로 테스트되었기 때문입니다.

수행해야 할 대응은 다음 역추적 단계를 수행하는 것입니다:

“발견된 데이터”에 대한 오류 크기와 방향을 결정합니다.”
로그를 사용하여 이전 교정 이후 해당 채널에 대해 생산된 서로 다른 배치를 식별합니다.
오류를 보정한 후 결과가 만족스러웠는지 재계산합니다.
다음 단계는 결과를 보정한 후 요구 사항을 충족하지 못한 배치에 대해 격리 조치를 발행하는 것입니다.
어떤 결과를 얻었든 모든 계산과 결정을 문서화하십시오.

이는 모든 결과를 기록하는 전자 시스템이 있을 때만 가능합니다. 벤치가 “합격/불합격” 판독값만 있거나 전혀 없다면 “허용 오차 초과” 상황은 악몽이 됩니다.

환경 영향

차단기의 테스트 결과는 주변 조건에 특이하게 영향을 받습니다. 바이메탈 스트립은 시험 전류로 인한 열과 환경으로 인한 열을 구분하지 못하기 때문입니다.

트립 시간 변화는 온도 1도당 1-2%까지 발생할 수 있습니다. 따라서 예를 들어 오후가 아침보다 12도 더 따뜻하다면, 단지 온도 때문에 판독값이 잘못될 것입니다. 완전히 동일하지 않은 두 가지 완화 방법이 있습니다:

• 환경 제어. 교정 공간은 25°C±3°C의 온도에서 테스트되어야 하며, 이는 인증 시험소에서 사용하는 방법이기도 합니다.
• 소프트웨어 보상. 주변 온도를 실시간으로 모니터링하고 전류 또는 허용 범위를 그에 맞게 조정합니다. MCCB 장시간 열 교정 벤치 이 시스템은 정확히 이 이유로 각 스테이션별로 트립 시간, 시험 전류, 주변 온도 및 합격/불합격 상태를 기록하며, 실험실 등급의 반복성이 필요한 경우 선택적 환경 챔버를 지원합니다.

어떤 방법을 사용하든, 온도 센서를 측정 과정에 통합하여 전류 채널뿐만 아니라 타이밍 채널과 동일한 보정을 수행해야 합니다. 보정되지 않은 열전대에 기반한 보상 방식은 오히려 더 많은 오차를 발생시키며 이를 제거하지 못합니다.

냉각, 순서 및 반복성

차단기 측정값을 왜곡하는 두 가지 추가 효과가 있으며, 이는 계측기의 문제와는 다릅니다.

첫 번째는 트립 순간에 바이메탈에 나타나는 잔류 열로, 두 번째 열 시험된 차단기가 더 빠르게 트립하게 만듭니다. 이 효과는 첫 번째 시험 후 3~4분간 대기하거나 시험 사이에 강제 냉각을 통해 방지할 수 있습니다.
두 번째 효과는 단자 상태입니다. 단자가 산화되거나 오염되면 접촉 저항이 발생하고 장치 단자에서 전압 강하가 발생합니다. 시험 전에 단자를 청소하는 것은 단순한 청소가 아니라 측정 과정의 일부입니다.

반복성은 가정하지 말고 반드시 결정해야 합니다. 시험 목적상, 동일 기계에서 10회의 시험을 수행하고 시험 시간의 표준 편차를 계산하면 신뢰할 수 있는 결과를 얻을 수 있습니다. 평균 시험 시간의 표준 편차가 5% 미만이면 공정 능력은 Cpk 1.33으로 간주할 수 있습니다.

자동 라인에서의 계측학

자동화는 측정 경제성을 눈에 띄지 않게 변화시키고 있습니다. 수동 방식에서는 기술자가 값을 측정하고 기록하지만, 자동화된 공정에서는 모든 측정값이 컴퓨터에 기록되고 측정 장비의 일련 번호와 연결됩니다. 따라서 공장은 측정 기기는 지속적으로 적절한 기능을 추적할 수 있습니다.

이는 수동 방식이 제공할 수 없는 이점을 제공합니다:

보정 간 드리프트 감지. 연간 보정 이전에 평균 시험 시간 그래프를 작성하여 어떤 계측기 드리프트도 조기에 발견할 수 있습니다.
스테이션 간 비교. 다중 스테이션 공정에서 한 스테이션의 일관된 판독값이 다른 스테이션과 다르면, 제품이 아니라 해당 스테이션에 문제가 있다고 결론지을 수 있습니다.
감사 준비용 내보내기. 시험 데이터는 CSV, SQL 또는 MES로 내보낼 수 있어 감사 프로세스의 효율성을 높입니다.
통계적 공정 관리. 관리 차트를 통해 최종 시험 결과뿐만 아니라 용접 또는 조립과 같은 상류 공정도 모니터링할 수 있습니다.

당사의 기술 가이드에 있는 스테이션별 세부 사항은 MCB 자동 시험 라인이 어떻게 작동하는지 흐름에 따라 각 측정이 어디에서 이루어지는지 보여줍니다. 완전 자동화 준비가 되지 않은 제조업체의 경우, 반자동 열 차단 보정 벤치 이미 수동 스테이션에서 가장 큰 단일 불확실성 요인인 작업자 타이밍 오류를 제거합니다.

장비 구매 시 측정 능력 명시하기

대부분의 측정 문제는 구매 주문 단계에서 발생하며, 이 단계에서 사양은 처리량과 기계적 능력을 상세히 설명하고 정확도를 단일 항목으로 취급합니다. 감사를 통과할 수 있는 사양은 측정 및 측정 기기의 영역입니다 명확하게 다룹니다.

계약을 체결하기 전에 공급자에게 물어야 할 질문

• 각 개별 측정 채널에 대해 명시된 정확도 수준은 무엇입니까: 최대 눈금의 백분율인가요, 아니면 최종 판독값의 백분율인가요? 낮은 값에서는 차이가 큽니다.
  정확도의 범위는 어떻게 됩니까? 최대값의 1% 정확도를 가진 장치는 낮은 전류 측정에서 훨씬 더 나쁘게 작동할 수 있습니다.
  전체 서비스 교대 시간 동안의 드리프트 및 안정성 매개변수는 무엇입니까, 단일 측정에서가 아니라?
  장치의 주요 구성 요소는 무엇이며 독립적으로 교체 및 보정할 수 있습니까?
  보정을 위해 제3자 표준을 사용할 수 있습니까, 아니면 기기를 다른 곳으로 보내야 합니까?
  구매 후 측정 방법을 보여주는 보정 증명서가 발급됩니까?
  FAT 및 SAT 테스트에는 어떤 것이 포함되며, 그 중 어떤 것이 표준을 사용하여 채널을 검사합니까?
  장치에서 생성되는 출력 유형은 무엇이며, 데이터가 기록됩니까 아니면 결과만 표시됩니까?

  또한, IEC 60898-1 또는 IEC 60947-2와의 준수 비교 표를 제공하여 어떤 테스트가 완료되었고 장치가 사양에 따라 어떻게 작동하는지 보여주십시오. 이러한 문서를 제공할 수 있는 공급자는 많은 작업을 수행한 것입니다.

측정 장치 관리에서의 일반적인 실수

• 기준 장치를 보정하지 않고 측정 데스크만 보정하는 것. 회사 유지보수 프로세스의 일부이며 중간 제어에 사용되는 작업 표준도 인증이 필요합니다.
  범위를 고려하지 않고 증명서를 받는 것. 실험실은 범위와 매개변수에 대해 인증을 받아야 하며 단순히 인증만 받는 것으로는 부족합니다.
  경계 근처에 있는 불확실성을 무시하는 것. 허용 오차 내에 있는 판독값이지만 불확실성이 경계를 넘으면 통과가 아닙니다. 규칙은 이러한 경우를 처리하는 방법을 명시합니다.
  발견된 데이터(as-found data)를 고려하지 않는 것. 앞서 언급한 이 오류는 목록에서 가장 비용이 많이 드는 실수입니다.
  고정 장치를 기계적 요소로 취급하고 계측학적 요소로 취급하지 않는 것. 버스바, 클램프 및 접촉부는 측정 과정에 존재하며 그 저항이 결과에 영향을 미칩니다.
  간격(interval)을 잊는 것. 만료된 인증서는 장치가 정상 작동했더라도 두 달간의 생산이 유효하지 않음을 의미합니다.
  증명서를 색인화하지 않고 보관하는 것. 감사 중에 제시할 수 없는 증명서는 발급된 적이 없는 것과 같습니다.

이것이 비용이며, 무엇을 구매하는가

다채널 차단기 시험대의 공인 교정 연간 비용은 장비의 자본 비용에 비해 미미하며, 부실한 감사로 인해 발생할 수 있는 비용보다 훨씬 적습니다: 인증 실패로 인한 제품 출시 지연, 납품 계약 취소로 이어지는 유통업체 감사, 유효한 시험 기록 부재로 인한 현장 고장 조사, 또는 표준에서 벗어난 미검출 편차로 인한 리콜 등입니다.

이 상업적 논거는 기술적 논거보다 덜 복잡합니다. 규제된 수출 시장에서 제품을 판매하는 모든 제조업체는 하드웨어뿐만 아니라 잘 문서화된 준수성도 판매합니다. 측정 기기의 교정 은 준수성이 존재함을 보장하는 것입니다. 인도, 터키, 브라질, 걸프 국가와 같은 국가의 고객들은 이제 제품에 대한 인증서만 요구하는 대신 공급업체 자격 심사 시 시험 장비의 교정 상태에 대해 문의합니다. 제조업체가 교정 상태에 대한 질문에 즉시 답할 준비가 되어 있다면, 자격 심사 기간이 단축될 수 있으며, 고객의 이의 제기가 자격 심사 단계에서 발생하지 않을 것입니다.

Benlong 자동화 및 측정 등급 시험 장비

벤롱 자동화 기술 유한회사. 는 2008년 중국 저전압 전기 산업의 중심지인 저장성 원저우에서 설립된 저전압 전기 제조업체용 자동화 시스템 및 시험 장비의 설계 및 제조업체입니다. 이 회사는 열 교정 랙, 자기 트립 시험 랙, 유전 시험 장비, 내구 시험 랙, 에너지 미터 교정 장비 및 컴퓨터 제어 시험 복합체를 설계합니다.

이 장치들은 생산 장비와 마찬가지로 측정 장비이므로, 각각은 채널별 명시된 정확도, 작업일별 안정성 수치, 향후 참조를 위한 데이터 기록 및 MES 연결을 준수하여 설계됩니다. 따라서 모든 장비는 교정 증명서와 함께 제공되며, FAT 및 SAT에서 수락 시험을 거쳐 장비가 본격 생산에 들어가기 전에 시험되었음을 보장합니다.

제조업체는 장비 작업을 시작하기 전에 자신들이 무엇을 측정하는지, 주장하는 정확도가 무엇인지, 그리고 무엇을 증명할 수 있는지 확실히 이해해야 합니다. Benlong 엔지니어들은 그 분석에서 작업을 시작합니다.

참고 자료

• ISO/IEC 17025:2017 — 시험 및 교정 실험실의 역량에 대한 일반 요구사항. 제3자 교정 실험실이 입증해야 할 사항과 보고서에 포함되어야 할 내용을 정의하는 인증 표준입니다.
• ILAC 정책 시리즈 — ILAC P14, 교정에서 측정 불확도에 관한 정책. 공인 교정 증명서에 확장 불확도를 추정하고 명시하는 요구사항을 설정합니다.
• JCGM 출판물 (BIPM) — 측정 불확도 표현 가이드 (GUM) 및 계량학 국제 용어집 (VIM). 모든 불확실성 예산과 추적성 정의의 기초가 되는 두 가지 기본 문서입니다.
• IEC 60947-2 — 저압 개폐장치 및 제어장치, 제2부: 차단기. MCCB 시험대가 재현할 수 있어야 하는 과부하, 단락 및 정기 시험 요구사항을 정의합니다.
• IEC 60898-1 — 가정용 및 유사 설치용 과전류 보호용 차단기. MCB 교정 장비가 생성하고 측정해야 하는 트립 시간 창과 시험 조건을 명시합니다.

공장을 떠나는 차단기는 고장 조건에서 어떻게 작동할지에 대한 암묵적인 약속을 담고 있습니다. 그 약속의 유일한 증거는 기계가 생성한 일련의 숫자이며, 그 숫자의 가치는 그 뒤에 있는 추적성만큼의 가치가 있습니다. 측정 및 측정 기기의 영역입니다 교정이 인증되고, 불확실성이 문서화되며, 환경 조건이 통제되고, 단위별 데이터 로깅이 이루어지는 관리 시스템으로 취급하는 것이 시험 결과를 증거로 전환하는 방법입니다. 또한 점점 더 국제 구매자들이 가장 먼저 확인하는 부분이기도 합니다.