열 보정이란 무엇이며 왜 MCB 및 MCCB 제조업체에 필요한가?

서킷 브레이커 공장에서 완성된 MCB가 안전한지 폐기물인지 결정하는 순간은 thermal calibration. 각 브레이커 내부의 바이메탈 요소를 다듬고 검증하여 장치가 표준에서 요구하는 정확한 시간 내에 트립하도록 하는 단계입니다 — 너무 이르지도, 너무 늦지도 않게. 구매자들은 이 단계를 지연 테스트라고 부르는데, 실제로 측정되는 것은 얼마나 오래 브레이커가 주어진 과전류에서 트립하는 데 걸리는 시간입니다. IEC 준수를 요구하는 시장에 MCB, MCCB, RCBO를 출하하는 제조업체에게 이 단계를 정확히 수행하는 것은 회로를 보호하는 제품과 감사에 실패하는 제품을 구분하는 차이입니다. 이 글에서는 MCB 열 보정 이 실제로 무엇인지, 지연 테스트가 장시간 및 단시간 검증으로 나뉘는 이유, IEC 60898-1에 따른 B, C, D 곡선이 서로 다른 합격 기준을 갖는 이유, 그리고 현대 생산 라인에서 이 과정을 수행하는 장비에 대해 설명합니다.

황샤오레이 작성 | 벤롱 자동화

서킷 브레이커 제조에서 열 보정이란 무엇인가?

열-자기 트립 기술은 거의 모든 저전압 서킷 브레이커에 적용됩니다. 과부하 상황은 서로 다른 열 팽창률을 가진 두 금속이 결합된 바이메탈 스트립을 사용하여 처리됩니다. 전류가 지정된 한계를 초과하면 스트립이 가열되어 느리게 팽창하는 금속 쪽으로 구부러집니다. 적절한 굽힘은 스트립이 트립 래치를 놓게 만듭니다. 과부하 후 전류가 높을수록 히터가 더 빨리 가열되어 트립이 더 빨리 발생합니다. 이 장치의 특징은 열 보정이 바이메탈 스트립을 조정하는 서킷 브레이커 제조 전 과정임을 증명합니다. 스트립이 구부러지면 나사를 조정하거나 트립 연결부를 이동하여 모든 시험 전류에 대해 현재 표준이 미리 정한 범위 내에 트립 시간이 들어오도록 합니다.

그 중요성은 과대평가할 수 없으며, 혼동하기 쉬운 용어들을 쉽게 구분할 수 있게 합니다. 보정은 목표 공간 창을 맞추기 위해 메커니즘을 조정하거나 그 위치에 도달하는지 확인하는 것을 의미합니다. 실제로 두 과정은 동시에 발생하는데, 작업자가 전류를 주입하고 시간을 측정한 후 스트립을 조정하여 단위를 재검사합니다. 중요한 사실은 각 바이메탈마다 기계적 및 재료 특성이 다르기 때문에 개별 보정이 필수적이라는 점입니다. 보정 요구 사항을 충족하지 못하는 결함 있는 장치는 정상 작동 중에 트립되거나, 더 나쁘게는 과부하 작동 중에 걸릴 수 있습니다.

따라서, 두 가지 특성이 과정에서 고려됩니다 — 출력의 정확성과 반복성. 중요한 세부 사항은 장비에 문제가 있을 경우, 작업자가 냉시작 상태에서 트립을 확인할 수 있다는 점입니다. 조정 범위는 상당히 엄격하며, 보통 트립 전류의 몇 퍼센트 정도로, 이는 벤치의 오차 범위가 교정 장치의 오차 범위보다 훨씬 작아야 함을 의미합니다. 이는 장치의 효율적인 작동을 보장하기 위해 신뢰할 수 있는 교정 장비가 필요함을 설명합니다.

모든 지연 테스트 뒤에 있는 두 가지 트립 기능

지연 테스트가 두 부분으로 나뉘는 이유를 이해하려면, 차단기에는 두 개의 독립적인 보호 기능이 있다는 점을 알아야 합니다. 열 보호 또는 과부하 보호는 느리게 반응하는 바이메탈 스트립에서 나오며, 반응 시간은 몇 초에서 몇 시간까지로, 트립 곡선의 장시간 부분을 형성합니다. 이것이 열 특성에 의해 설정되는 부분입니다. 자기 보호 또는 단락 보호는 전자석 또는 솔레노이드에서 나오며, 고장 전류에 대해 밀리초 단위로 반응하여 곡선의 단시간 또는 순간 부분을 형성합니다.

모든 제조사가 발표하는 로그-로그 시간-전류 그래프를 보면, 열 영역은 곡선의 상단 경사진 부분에 해당하고, 자기 영역은 거의 수직에 가까운 하단 부분에 해당합니다. 제조 실무에서는 이 두 특성이 서로 다른 전류, 시간 허용오차, 때로는 다른 테스트 벤치로 시험됩니다. 이것이 장시간 지연과 단시간 지연의 구분이 생기는 이유입니다: 장시간 지연 특성은 열 바이메탈을 테스트하고, 단시간 지연 또는 순간 특성은 자기 코일을 테스트합니다. 따라서 이 두 유형을 분리하는 것이 매우 중요합니다.

장시간 지연 테스트: 열 교정의 핵심

장시간 지연 테스트는 차단기 열 교정의 핵심입니다. 지정된 과부하 전류 하에서 바이메탈이 적절한 시간에 작동함을 확인합니다. IEC 60898-1 표준에 따라 모든 테스트는 +30°C의 공기 온도 조건과 냉시작 상태에서 수행되어야 하며; 전류 특성은 과부하의 세 지점에 대해 표시되며, 이는 모든 B, C, D 곡선에 대해 동일합니다.

쌍 1.13 × 및 1.45 ×는 회로 차단기의 허용 과부하 성능 한계를 설정합니다; 회로 차단기는 거짓 트립 없이 약간 13% 과부하를 견뎌야 하며, 전통적인 방식으로 45% 과부하도 차단할 수 있어야 합니다. 이러한 요소들은 그래프 상의 열 곡선 위치를 정의합니다. . 63 A 이후 전통적인 시간이 1시간에서 2시간으로 변경되는 유일한 이유는 더 큰 접점을 가진 대형 회로 차단기가 훨씬 더 큰 열 용량을 가지고 있어 안정화되는 데 더 오랜 시간이 걸리기 때문입니다.

생산과 관련하여, 2.55 × In 지점은 회로 차단기를 보정하는 데 실질적으로 사용되며, 이는 전통적인 측정에서 얻은 시간 대신 초 단위로 차단 시간을 측정할 수 있게 합니다. 따라서 특정 전류를 회로 차단기에 통과시키면서 트립 시간을 측정하여 서보 또는 작업자가 이 시간을 조정할 수 있습니다. 1.13 × 및 1.45 × 지점을 사용하여 수행되는 더 시간이 많이 소요되는 측정은 위에서 얻은 결과를 지원합니다.

Benlong은 바로 이 단계를 위한 장비를 제작합니다. MCB 장시간 열 교정 벤치 는 고안정성 전류원을 사용하여 여러 스테이션에서 IEC 60898-1에 따른 과부하 테스트를 수행하며, 반자동 열 트립 보정 벤치 Type-A 와 카드 기반의 형제 모델 타입-B 는 MCB 계열 간 빠른 전환이 가능한 프로그래밍 가능한 과부하 보정을 처리합니다. IEC 60947-2에 의해 규제되는 MCCB의 경우 참조 지점이 변경됩니다 — 전통적인 비트립 전류는 1.05 × In, 전통적인 트립 전류는 1.3 × In — 그러나 보정 원리는 변하지 않습니다.

단시간 지연 및 순간 트립 테스트: B, C, D의 차이점

지연 테스트의 두 번째 부분은 자기 요소 또는 단락 응답을 평가합니다. 이는 고객이 흔히 단시간 지연 또는 시간 지연 테스트라고 부르며 B, C, D 곡선이 다르게 동작하기 시작하는 부분입니다. 자기 트립이 발생하는 수준은 순간 규약 0.1초에 따라 차단기를 트립시키는 데 필요한 정격 전류의 양으로 정의됩니다. 곡선 유형에 해당하는 낮은 배수는 차단기가 계속 작동해야 하는 전류를 나타내며, 높은 배수는 차단기가 반드시 트립해야 하는 전류를 의미합니다.

시험은 곡선 유형별로 두 단계로 진행됩니다. 먼저 유지 시험은 차단기가 하위 배수에서 0.1초 이내에 트립하지 않는 것을 확인합니다 — B형은 3 × In, C형은 5 × In, D형은 10 × In입니다. 그 다음 트립 시험은 상위 배수에서 0.1초 이내에 트립하는 것을 확인합니다 — 각각 5, 10, 20 × In입니다. 예를 들어 C형 16 A 차단기는 순간 트립 없이 80 A(5 ×)를 견뎌야 하며, 160 A(10 ×)에서는 거의 즉시 열려야 합니다. 같은 16 A 차단기가 B형이면 80 A에서 즉시 트립하고, D형이면 자석이 작동하기 전까지 최대 320 A까지 견딥니다. 이러한 차이가 바로 곡선 선택이 돌입 전류 허용치와 하류 조정을 결정하는 이유입니다: D-곡선은 B-곡선이 불필요하게 트립할 수 있는 모터나 변압기의 순간 서지를 견딥니다.

시험 사양을 작성하는 모든 사람에게 강조할 점이 하나 있습니다. B, C, D 간에 변경되는 합격 기준은 자기(순간) 트립에 해당하며, 열 과부하 트립에는 해당하지 않습니다.. 바이메탈 측면, 즉 진정한 열 보정은 세 곡선 모두 동일합니다. 그리고 MCB에서는 이 단락 반응이 실제로 지연되는 것이 아니라 순간적입니다; 작업 현장에서는 단락 시간 지연이라는 표현이 느슨하게 사용됩니다. 진짜 의도된 단락 시간 지연 밴드는 조정 가능한 트립 유닛이 있는 MCCB에서만 나타나며, 다음에 다룹니다. MCB 및 소형 MCCB 자기 검사용으로 Benlong의 MCCB 수동 자기 트립 테스트 벤치 장비는 프로그래밍 가능한 5–10 × In 전류 소스와 밀리초 단위 타이밍을 갖추어 명확한 합격/불합격 판단을 위해 특수 제작되었습니다.

적용 표준: IEC 60898-1, 60947-2, 및 61009

적절한 합격 기준은 제품이 인증된 표준에 따라 다르며, 잘못된 적용은 위험 측면에서 실제 위험을 초래합니다. 가정용 및 유사 환경에 적용되는 MCB는 B, C, D 분류를 명시하는 IEC 60898-1 표준을 적용합니다. IEC 60947-2 표준은 MCCB 및 산업용 차단기 사용을 규제하며, 전통적인 전류(1.05 × 및 1.3 × In)와 더 유연한 기능을 갖추고 있습니다. IEC 61009-1 표준은 잔류 전류 차단기(RCBO)의 사용을 규제하며, 잔류 전류 시험뿐만 아니라 열 및 자기 작동에 대한 MCB와 동일한 시험도 받아야 합니다. 단일 스위치는 두 표준 모두에 따라 인증될 수 있으나, 온도 기준은 사용된 표준에 따라 다르게 설정될 수 있습니다.

기준 온도는 중요한 요소 중 하나입니다. IEC 60898-1에 따르면 보정은 30 °C에서 수행되며, IEC 60947-2 준수 장치는 40 °C에서 시험을 받습니다. 동시에 동일한 장치는 언급된 각 표준에 대해 다른 온도 수준으로 시험될 수 있습니다. 기준 온도는 소비자가 사용하는 감산 표에도 영향을 미치므로, 차단기가 잘못된 기준으로 시험되면 표준 시험을 통과한 후에도 실패할 수 있습니다. 따라서 시험 중 온도 고정은 단순한 실험실 형식이 아니라 명확한 품질 요구 사항입니다.

MCCB 열 보정 및 LSI(G) 지연 밴드

몰드 케이스 차단기는 복잡성을 더합니다. 소형 열자기 MCCB는 MCB와 마찬가지로 과부하 밴드를 위한 바이메탈 트리밍과 단락 트립을 위한 솔레노이드 검증으로 보정됩니다. 그러나 많은 최신 MCCB는 전자 트립 유닛을 사용하며, 여기서 MCCB 열 보정 은 금속을 구부리는 대신 프로그래밍 가능한 보호 매개변수를 설정하고 검증하는 문제로 바뀝니다. 이 트립 유닛은 보통 LSI 또는 LSIG 체계로 설명되며, 각 문자는 별도로 조정 가능한 보호 밴드를 나타냅니다:

• L, 장시간 지연: 과부하 기능으로, 열 요소에 해당하며, 조정 가능한 픽업 전류와 시간 지연으로 역시간 과부하 동작을 정의합니다.
• S, 단시간 지연: 중간 고장 전류에 대한 진정한 의도된 지연으로, 하류 차단기가 먼저 고장을 차단하여 선택성을 유지할 수 있도록 사용됩니다. 이것은 MCB에는 없는 진정한 단시간 지연 밴드입니다.
• I, 즉시: 의도된 지연 없이 높은 임계값 이상에서 즉시 트립하며, 심각한 단락 회로에 대응합니다.
• G, 접지 고장: 4극 및 고사양 유닛에서 선택적으로 제공되는 접지 고장 보호입니다.

전자 MCCB의 경우, 지연 테스트는 각 밴드가 프로그래밍된 설정 내에서 허용 오차 내에 트립하는지 확인하며, L, S, I 임계값에서 차례로 전류를 주입하고 반응 시간을 측정합니다. 열자기 MCCB의 경우, MCB와 마찬가지로 바이메탈과 솔레노이드를 직접 검증하지만 더 높은 전류와 더 큰 프레임에서 수행됩니다. 어느 쪽이든 장비는 MCB 벤치보다 훨씬 높은 시험 전류를 공급해야 합니다. Benlong의 MCCB Laboratory Integrated Testing bench 장비는 자기 트립 테스트, 열 보정 및 장시간 열 보정을 한 스테이션에서 실행하도록 설계되어 R&D 실험실과 유형 시험실 모두에 적합합니다.

생산 라인에서 열 보정이 수행되는 방법

일반적인 열 트립 보정 워크플로우는 현대 MCB 라인에서 반복 가능한 순서로 진행됩니다. 일반적으로 2.55 × In의 제어된 과부하 전류가 왜곡이 적은 안정화된 소스를 통해 시험 중인 차단기에 인가됩니다. 왜곡된 파형은 가열을 변경하고 측정값을 왜곡시키기 때문입니다. 고해상도 타이머는 차단기가 열리는 정확한 순간을 기록하며, 일반적으로 측정값의 일부 퍼센트 단위까지 기록합니다. 트립 시간이 허용 범위를 벗어나면, 반자동 벤치의 작업자나 완전 자동화 셀의 서보 헤드가 바이메탈을 구부리거나 세트 스크류를 조정합니다. 그런 다음 장치를 냉각 상태에서 다시 테스트하며, 합격/불합격 결과와 트립 시간이 기록되고, 종종 USB로 내보내지거나 MES로 전송되어 완전한 추적성을 확보합니다. 표준이 30 °C를 참조하기 때문에 테스트 구역 온도는 모니터링되고 보정됩니다; 잘못된 주변 온도에서 보정하는 것은 현장 트립 시간 오류의 가장 흔한 원인 중 하나입니다..

이 시퀀스를 자동화하면 세 가지 측면에서 이점이 있습니다: 일관성, 서보가 손보다 더 반복적으로 조정하기 때문입니다; 속도, 병렬 스테이션이 긴 기존 테스트를 흡수하기 때문입니다; 그리고 추적성, 모든 유닛의 데이터가 점검이 아닌 캡처되기 때문입니다. 고사양 제품은 종종 100% 유닛에서 보정되며, 일반 MCB는 정의된 샘플링 계획을 따를 수 있습니다. 상류 품질도 중요합니다 — 바이메탈 어셈블리가 일관되게 제작되어야만 보정이 가능하기 때문에 Benlong은 또한 MCB 열 차단 장치 자동 용접 라인 설정 반복 가능한 용접 품질로 열 트립 서브어셈블리를 생산하기 위한.

전류 소스 자체가 전체 단계의 조용한 영웅입니다. 바이메탈이 가열에 반응하기 때문에 트립 시간은 명목 설정값뿐만 아니라 실제 RMS 전류와 그 파형 품질에 따라 달라집니다. 부하에 따라 전압이 떨어지거나, 자체 부품이 가열되면서 드리프트하거나, 상당한 고조파 왜곡을 포함하는 소스는 표준이 가정하는 깨끗한 사인파와 다르게 스트립을 가열하며, 이에 대해 보정된 모든 유닛은 그 오류를 물려받습니다. 그래서 안정적이고 폐쇄 루프 전류 소스와 낮은 총 고조파 왜곡, 견고하고 저항이 낮은 테스트 접촉이 벤치에서 수율에 거의 모든 다른 단일 요소보다 더 큰 영향을 미칩니다.

왜 차단기가 지연 테스트 QA에서 실패하는가

설계가 잘 되어 있어도 제조 공정이 변동되면 차단기가 불합격을 낼 수 있습니다. 차단기가 지연 테스트를 통과하지 못하는 가장 일반적인 이유는 기준 온도 30 °C에서 벗어난 높은 주변 온도로 인해 전체 열 밴드가 좌우로 이동하는 것; 불안정한 전류로 인해 바이메탈에 공급되는 열량이 변하는 것; 단자에서의 부적절한 저항으로 추가 열이 발생하는 것; 테스트 간 불충분한 안정화 시간으로 바이메탈이 잔류 가열을 유지하는 것; 잘못된 곡선 카드 또는 프로그램 적용; 보정 후 기계적 드리프트로 연속 테스트 간 높은 산포가 발생하는 것 등이 있습니다. 이러한 문제 대부분은 제어 문제에서 발생하며, 생산 벤치에 안정적인 전류 공급, 우수한 온도 보상, 자동 데이터 기록 시스템이 있으면 제거할 수 있습니다.

지연 테스트는 차단기 품질 관리의 한 축일 뿐입니다. 이는 유전체 및 절연 검증과 함께 진행되며 — 전체 테스트 계획을 구축하는 경우, 당사의 설명서에서 고전압 테스트 는 열 및 자기 검사와 병행하여 진행되는 내전압 측면을 다룹니다.

열 보정 및 지연 테스트 장비 선택

벤치를 제품에 맞추는 것이 중요합니다. 적당한 볼륨의 단일 MCB 계열은 반자동 보정 벤치로 충분히 대응할 수 있으며, 여러 모델을 운영하는 공장은 카드 기반 전환 방식을 통해 라인이 몇 분 만에 계열을 전환할 수 있습니다. MCCB 또는 ACB 작업장은 필요한 배수를 달성할 수 있는 고전류, 대형 프레임 벤치가 필요합니다. 벤롱의 이러한 시스템 전체 범위는 테스트 벤치 프로젝트 카탈로그에 포함되어 있으며, 여기에는 MCB 열 보정 벤치, MCCB 자기 트립 벤치, 통합 실험실 테스터 및 종합 ACB 테스트 스테이션이 포함됩니다. 각 공장의 모델 구성, 목표 처리량 및 사이클 시간이 다르기 때문에 이러한 벤치는 일반적으로 고정된 카탈로그 단위로 판매되지 않고 고객의 제품에 맞게 구성됩니다.

결론

열 보정은 서킷 브레이커가 등급을 획득하는 단계입니다. 이를 검증하는 지연 테스트는 IEC 60898-1 과부하 지점에 따라 열 바이메탈을 설정하고 확인하는 장시간 지연 부분과 자기 트립을 확인하는 단시간 또는 순간 부분으로 명확히 나뉩니다. B, C, D 곡선의 서로 다른 통과 기준은 자기 측면에서 결정됩니다. 주변 온도, 전류 파형 및 타이밍을 정확히 맞추고 각 바이메탈을 개별적으로 보정하며 결과를 기록하면, 브레이커는 정확히 작동해야 할 때 트립하고 유지해야 할 때 유지됩니다. 이 프로세스를 확장하는 제조업체에게 적절한 보정 및 지연 테스트 벤치 조합은 느리고 작업자에 의존하는 작업을 반복 가능하고 추적 가능한 생산 단계로 전환합니다.