1. 서론 릴레이와 전자개폐기는 현재 미주시장을 겨냥할 경우 UL508이라고 하는 산업용 전기기기 규격을 적용하여 제품을 시험하고 평가하고 있는데 End-Product 제품을 설계하는
엔지니어 혹은 End-Product 제품을 평가하는 유엘 엔지니어가 릴레이와 전자접촉기를
적용하고 이해하는데 다음과 같은 많은 문제점이 대두되어 릴레이와 전자접촉기의
전반적인 이해를 돕고자 본 자료를 작성하게 되었습니다. 첫번째 문제점은 End-Product 제품을 설계하는 엔지니어가 릴레이와 전자접촉기를
적용하는 기준을 제대로 이해하지 못해 무조건 유엘 승인된 릴레이와 전자접촉기를
적용하면 되는 것으로 잘못 이해하고 있는 경우이고 두번째 문제점은 End-Product 제품을 평가하는 유엘 엔지니어가 제품을 평가하면서 릴레이와 전자접촉기가 제대로 적용되고
있는지 여부를 제대로 판단하지 못해 어려움을 겪고 있는 것입니다. 이런 상황을 잘 알고 있던 터에 End-Product 제품을 평가하는 유엘 엔지니어가 그 동안
본인에게 질문했던 내용을 중심으로 설명하되 먼저 부하의 종류와 이에 따라 유엘에서
적용하는 카테고리 (CCN - Category Control Number)가 어떻게 구성되는지에 대해서 알아보고 그 이후에 실례를 들어 설명하고자 한다. 참고로 릴레이의 구조와 동작원리,
접점구성에 대한 기본적인 내용은 본 자료의 제일 뒤에 정리하였으므로 필요하신 분은
참조하시기 바랍니다. 2. 적용되는 부하의 종류 부하의 종류에는 10가지가 넘는 많은 종류가 있지만 여기에서는 가장 많이 사용되고
적용되는 아래의 6가지 부하에 대해서만 다루기로 하겠습니다. | • | 저항용 부하 (Resistive Load) | | | • | 일반적인 부하 (General Load) | | | • | 코일구동용 부하 (Pilot Duty) | | | • | 모터용 부하 (Horsepower Load) | | | • | 텅스텐 램프용 부하 (Tungsten Load) | | | • | 텔레비전용 부하 (TV Rating) |
2-1. 저항용 부하 (Resistive Load) 부하가 저항으로만 구성되어 있는 경우에 적용한다. 즉, 아래에 언급한 부하가 아닌
저항에 적용되는 부하를 말합니다. 저항부하의 표시 예를 들면 '250 Vac, 5 A, resistive' 혹은 '250 Vac, 5 A, Res.'로 표시되어 있는 경우가 이에 해당됩니다. 저항부하인
경우에는 반드시 Resistive 혹은 Res.로 표시하여야 합니다. 2-2. 일반적인 부하 (General Load) 일반적으로 텅스텐 램프용 부하, 모터용 부하 그리고 코일구동용 부하 이외의 대부분의
부하에 적용할 수 있는 부하를 의미합니다. 즉, 텅스텐 램프용 부하, 모터용 부하 그리고 코일구동용 부하가 아닌 일반적인 모든 부하에 사용할 수 있는 부하를 말합니다. 일반적인 부하의 표시 예를 들면 '250 Vac, 10 A, General', '250 Vac, 10 A, Gen.' 혹은 '250 Vac, 10 A' 와 같이 표시되어 있는 경우가 이에 해당합니다. 일반적인 부하인 경우에는 General 혹은 Gen.로 표시하는 경우도 있지만 부하에 대해 아무런 문구를 사용하지 않아도
됩니다. 즉, 부하의 종류에 대해 아무런 표시가 없다면 이것은 General Load로 이해하면 되는 것입니다. 2-3. 코일구동용 부하 (Pilot Duty) 릴레이와 전자개폐기의 코일부나 솔레노이드 등의 유도성 부하를 구동하는 데에 적용되는 부하를 의미합니다. 릴레이, 솔레노이드 등의 유도성 부하를 끊은 경우 정상의 약 10배
정도의 역기전력을 발생하며, 이 역기전압에 의해 아크 방전이 발생하여 접점이 손상되는 원인이 됩니다. 코일부하의 예를 들면 AC 코일구동용 부하에는 A150, A300, A600,
B150, B300, B600, C150, C300, C600, D150, D300, E150 등이 있고 DC 코일구동용 부하에는 N150, N300, N600, P150, P300, P600, Q150, Q300, Q600, R150, R300 등이 있습니다. 상기 부하에 대한 상세한 부분에 대해서는 유첨된 부록의 Table 139.1 (Rating code for ac control-circuit contacts)과 139.2 (Rating codes for dc control-circuit
contacts)를 참조하기 바랍니다. Pilot duty 의 경우 위에 언급된 정격 외에도 정격을
다음과 같이 표시할 수도 있습니다. | • | Volt, amperes, and inrush amperes (전압, 전류, 초기돌입전류) | | | • | Volts and volt-amperes (전압, 전력) | | | • | Volts, amperes, and the words “pilot duty” (전압, 전류, pilot duty) |
2-4. 모터용 부하 (Horsepower Load) 일반적으로 단상 모터이던 삼상 모터이던 모터를 구동하는데 사용되는 부하는 모두
여기에 해당됩니다. 모터 부하는 Horsepower (Hp)로 표시되며 사용전압과 Hp 용량에
따라 유첨 부록에 첨부된 Table 45.2 (Full-load motor-running currents in amperes
corresponding to various ac horsepower ratings)의 Full Load Current (FLA)를
적용해서 시험을 하게 됩니다. 부하의 표시 예를 들면 480 Vac, 10 Hp 혹은 480 Vac,
14 FLA 로 표시할 수가 있습니다. 2-5. 텅스텐 램프용 부하 (Tungsten Load) 찬 상태에서 텅스텐 섬유의 저항은 미미합니다. 그러나, 스위치를 on 할 때 서지 전류는 정상상태의 전류보다 많게는 10배에 달할 수 있습니다. 이 크기의 서지 전류는 쉽게 접점 융착을 일으킬 수 있고 심지어 융접으로 고장을 일으킬 수 있습니다. 램프(텅스텐)
부하에서는 정상전류에 도달할 때까지 약 10배의 돌입전류가 흐르며, 이 전류가 릴레이의 최대개폐전류를 넘으면 접점이 용착 현상을 일으킵니다. 이와 같은 램프를 구동하기 위해 사용되는 부하가 텅스텐 램프용 부하입니다. 부하의 표시 예를 들면 '250 Vac, 2 A,
Tungsten'과 같이 표시됩니다. 2-6. 텔레비전용 부하 (TV Rating) 텔레비전의 전원을 on, off 하는 파워스위치에 대해 적용하며 텅스텐 램프용 부하와
동일하게 내구성 시험 (Endurance Test)을 실시하지만 차이점은 횟수가 6,000 번 대신
25,000 번의 내구성 시험을 실시한다는 것이 차이점입니다. 부하의 표시 예를 들면 TV-3, 120 Vac 혹은 TV-5, 240 Vac로 표시됩니다. 3. 부하의 종류에 따라 상이한 시험방법 검토 3-1. 저항용 부하 (Resistive Load) | • | 과부하시험 (Overload Test) - 정격전압에서 정격전류의 1.5배로 50회 실시 | | | • | 내구성시험 (Endurance Test) - 정격전압, 정격전류에서 6,000회 실시 | | | • | 과부하시험과 내구성시험 모두 역률 (Power Factor)은 고려하지 않는다 |
3-2. 일반적인 부하 (General Load) 내구성시험 (Endurance Test) 횟수는 특별한 요구가 없으면 최소한 6,000회를 실시하되 특별히 고객이 6,000회 이상을 요구하는 경우에는 요구하는 횟수만큼 시험합니다. | • | 과부하시험 (Overload Test) - 정격전압에서 정격전류의 1.5배로 50회 실시 | | | • | 내구성시험 (Endurance Test) - 정격전압, 정격전류에서 6,000회 실시 | | | • | 과부하시험과 내구성시험 모두 역률 (Power Factor) 이 0.75-0.8 인 상태에서 시험 |
3-3. 코일구동용 부하 (Pilot Duty) 과부하시험 (Overload Test)과 내구성시험 (Endurance Test)은 유첨된 Table 139.1과
139.2에 따라 코드 정격으로 표시되는 경우 Table 139.1과 139.2에 따라 시험을
실시하되 교류 (AC) 용인 경우 역률 (Power Factor)이 0.35 이하가 되도록 한 상태에서 시험을 실시합니다. 여기서 Make로 표시된 부분은 과도상태의 전류 (돌입전류)를 말하며 정상상태의 10배 정도의 전류를 2 cycles 정도로 인가합니다. 그리고 Break로 표시된
부분은 정상상태에서의 전류를 말하는데 정상전류를 58 cycles (60 cycles - cycles =
58 cycles) 동안 인가하는 시험입니다. 즉 내구성시험은 1초 (과도상태 2 cycles,
정상상태 58 cycles) 동안 전류를 인가하고 9초동안 전류를 off 하는 시험을 6,000회
실시하는 것이고 과부하시험은 내구성시험과 모든 조건이 동일하나 시험횟수가
50회라는 것과 정격전압의 110 %에서 시험하는 것이 차이점입니다. 내구성시험
(Endurance Test) 횟수는 특별한 요구가 없으면 최소한 6,000회를 실시하되 특별히
고객이 6,000회 이상을 요구하는 경우에는 요구하는 횟수만큼 시험합니다. | • | 과부하시험 (Overload Test) - 정격전압의 110%에서 정격전류의 10배로 2 사이클
동안, 정격전류로 나머지 58 사이클 (60-2=58) 동안 on후 9초동안 off하는 시험을
50회 실시 | | | • | 내구성시험 (Endurance Test) - 정격전압에서 정격전류의 10배로 2 사이클동안,
정격전류로 나머지 58 사이클 (60-2=58) 동안 on후 9초동안 off하는 시험을 6,000회 실시 | | | • | 과부하시험과 내구성시험 모두 교류 (AC)인 경우 역률 (Power Factor)이 0.35 이하인 상태에서 시험 |
3-4. 모터용 부하 (Horsepower Load) 내구성시험 (Endurance Test) 횟수는 특별한 요구가 없으면 최소한
6,000회를 실시합니다. 단 1,000회는 부하를 연결한 상태에서 시험하고 나머지
5,000회는 무부하 상태에서 시험을 실시합니다. | • | 과부하시험 (Overload Test) - 단상모터에 적용되는 경우에는 정격전압에서
정격전류의 6배로 50회 실시하고 삼상모터에 적용되는 경우에는 유첨된 Table 45.4
(Locked-rotor motor currents corresponding to various ac horsepower ratings)를 참조하여 전압과 Hp 에 해당되는 전류에서 50회 실시 | | | • | 내구성시험 (Endurance Test) - 정격전압에서 정격전류의 2배로 1,000회 실시 후
무부하에서 5,000회 실시 | | | • | 과부하시험과 내구성시험 모두 역률 (Power Factor) 이 0.4-0.5 인 상태에서 시험 |
3-5. 텅스텐 램프용 부하 (Tungsten Load) 내구성시험 (Endurance Test) 횟수는 특별한 요구가 없으면 최소한 6,000회를
실시합니다. | • | 과부하시험 (Overload Test) - 정격전압에서 정격전류의 1.5배로 50회 실시 | | | • | 내구성시험 (Endurance Test) - 정격전압, 정격전류에서 텅스텐 램프 부하로 6,000회 실시 | | | • | 과부하시험은 역률 (Power Factor)이 0.75-0.8 인 상태에서 시험 |
3-6. 텔레비전용 부하 (TV Rating) 내구성시험 (Endurance Test) 횟수는 특별한 요구가 없으면 최소한 25,000회를
실시합니다. 4. 부하에 따른 유엘적용 카테고리 아래와 같은 기준으로 유엘 승인업무가 진행되기 때문에 모터용 부하가 NRNT2나
NKCR2로 승인을 받는 경우는 없습니다. 마찬가지로 코일구동용 부하인 경우에도
NRNT2로 승인을 받는 경우는 없습니다. 그러나 하나의 제품에 저항용 부하, 코일구동용 부하, 모터용 부하등 여러가지 부하로 적용하는 경우에는 반드시 NLDX로 승인을 받도록 되어 있으므로 이것만 제대로 이해한다면 End-product에서 적용하는데 그렇게 큰
어려움이 없으리라 생각됩니다. 4-1. NRNT/NRNT2 저항용 부하 (Resistive Load), 일반적인 부하 (General Load), 텅스텐 램프용 부하
(Tungsten Load), 텔레비전용 부하 (TV Rating) 등은 NRNT2로 승인이 이루어진다.
위에 언급된 부하와 함께 코일구동용 부하가 적용되는 경우에는 NRNT2로 승인이
이루어집니다. 4-2. NKCR/NKCR2 코일구동용 부하 (Pilot Duty)만 있는 경우에는 NKCR2로 승인이 이루어집니다. 4-3. NLDXNLDX2 모터용 부하 (Horsepower Load)는 NLDX2 로 승인이 이루어진다. 위에 언급된 모든
종류의 부하와 함께 모터용 부하가 적용되는 경우에도 NLDX2로 승인이 이루어집니다. 5. 기타 예제를 통한 이해 이제 다음과 같이 실제 있을 수 있는 예를 들어 설명하겠습니다. 5-1. End-product 에 사용되는 부하가 저항으로 이루어진 경우 이 경우에는 NRNT2 혹은 NLDX2로 승인된 릴레이나 전자접촉기를 사용해야 하며 승인된 제품의 정격전압과 정격전류를 확인하여 End-product의 부하가 승인된 제품의 정격범위 내의 부하인 경우에 사용해야 합니다. 예를 들면, 부하가 220 Vac, 3 A, 저항부하인 경우: | • | 250 Vac, 5 A, resistive (NRNT2)로 승인된 것은 사용 가능함 | | | • | 240 Vac, 1 Hp (NLDX2)로 승인된 것은 사용 가능함 | | | • | A300 (240 Vac, 3 A - NKCR2)로 승인된 것은 사용 가능함 | | | • | 그러나 D150 (120 Vac, 0.6 A - NKCR2)로 승인된 것은 사용 불가함 | | | • | TV-3 (240 Vac, 3 A - NRNT2)로 승인된 것은 사용 가능함 | | | • | 그러나 TV-3 (120 Vac, 3 A - NRNT2)로 승인된 것은 사용 불가함 |
5-2. End-product 에 사용되는 부하가 모터가 아닌 일반적인 부하로 이루어진 경우 경우에는 NLDX2로 승인된 릴레이나 전자접촉기를 사용하던지 아니면 NRNT2로 승인된 제품의 정격이 General로 승인이 이루어진 제품을 적용해야 합니다. 물론 승인된 제품의 정격전압과 정격전류를 확인하여 End-product 의 부하가 승인된 제품의 정격범위 내의
부하인 경우에 사용해야 합니다. 예를 들면, 부하가 220 Vac, 3 A, General 부하인 경우: | • | 250 Vac, 5 A, General (NRNT2)로 승인된 것은 사용 가능함 | | | • | 그러나 250 Vac, 5 A, resistive (NRNT2)로 승인된 것은 사용 불가함 | | | • | 240 Vac, 1 Hp (단상인 경우 FLA: 8 A - NLDX2)로 승인된 것은 사용 가능함 | | | • | A300 (240 Vac, 3 A - NKCR2)로 승인된 것은 사용 가능함 | | | • | 그러나 D150 (120 Vac, 0.6 A - NKCR2)로 승인된 것은 사용 불가함 | | | • | TV-3 (240 Vac, 3 A - NRNT2)로 승인된 것은 사용 가능함 | | | • | 그러나 TV-3 (120 Vac, 3 A - NRNT2)로 승인된 것은 사용 불가함 |
5-3. End-product 에 사용되는 부하가 모터 부하로 이루어진 경우 이 경우에는NLDX2 로 승인된 릴레이나 전자접촉기를 반드시 사용해야 합니다. 물론
승인된 제품의 정격전압과 정격전류를 확인하여 End-product의 부하가 승인된 제품의
정격범위 내의 부하인 경우에 사용해야 합니다. 이 경우에는 NRNT2나 NKCR2로 승인된 제품은 기본적으로 적용할 수 없습니다. 예를 들면, 부하가 220 Vac, 1/2 Hp (단상인 경우 FLA: 4.9 A - NLDX2) 모터 부하인
경우: | • | 250 Vac, 10 A, General (NRNT2)로 승인된 것은 사용 불가함 | | | • | 250 Vac, 10 A, resistive (NRNT2)로 승인된 것은 사용 불가함 | | | • | TV rating (NRNT2)로 승인된 것은 사용 불가함 | | | • | A600 (480 Vac, 6 A - NKCR2)로 승인된 것은 사용 불가함 | | | • | D150 (120 Vac, 0.6 A - NKCR2)로 승인된 것은 사용 불가함 | | | • | 오직240 Vac, 1/2 Hp (단상인 경우 FLA: 4.9 A - NLDX2) 이상의 정격으로 승인된 것만 사용 가능함 |
또 다른 예를 들면, 부하가 220 Vac, FLA: 3 A, LRC: 9 A (NLDX2) 단상모터 부하인 경우: | • | 240 Vac, 1/4 Hp (단상인 경우 FLA: 2.9 A - NLDX2) 로 승인된 것은 사용 불가함 | | | • | 이 경우 240 Vac, 1/3 Hp (단상인 경우 FLA: 3.6 A - NLDX2) 이상의 정격으로 승인된 것만 사용 가능함 | | | • | 혹은 240 Vac, FLA: 3 A, LRC: 9 A (NLDX2) 정격 이상의 정격으로 승인된 제품인
경우에만 사용 가능함 |
상기에 언급된 이외에도 실제로 End-product에서 릴레이와 전자접촉기를 적용하는데
있어서 여러가지 문제에 직면할 수도 있을 것입니다. 따라서 위에 언급된 내용 이외에도 릴레이와 전자접촉기의 적용과 관련하여 문의사항이나 궁금한 부분이 있는 경우, 아래의 담당자에게 연락하시면 더 자세하고 많은 정보를 얻으실 수 있습니다. | 연락처: | 이강식부장 (02-2009-9305), 김상만차장 (02-2009-9314)
김일산대리 (02-2009-9311), 김기종과장 (02-2009-9380) |
부록 1. 릴레이 구조 릴레이 (Relay)는 전자계전기라고도 불리며, 전자석에 의한 철편의 흡인력을 이용해서
접점을 개폐하는 기능을 가진 기기를 말한다. 이때 접점이 닫히면 후속회로에 동력을
일으킬 수 있는 전류가 흐를 수 있다. 릴레이의 작동원리는 봉상의 철편에 전선을 감아서 코일로 하고, 스위치와 전지를 연결한다. 그리고 스위치를 닫으면 코일에 전류가 흘러서 봉상의 철심은 전자석이 되어 자신의 위에 있는 철편을 흡인하는 원리를 이용한 것이다.
2. 릴레이의 동작원리 릴레이의 동작 원리는 '렌쯔의 법칙'을 이용한 전자석 원리를 이용한 제품이다. 아래
그림과 같이 도체에 권선을 연결하여 전류를 흘리면 일정 방향으로 도체가 움직이는데
이를 '렌쯔의 법칙' 이라 한다.
3. 릴레이 접점 이해 a 접점, b 접점, c 접점
4. 미주 시장에서 적용되고 있는 코일구동용 부하 (Pilot Duty)
5. 전압과 Hp에 따른 모터 정격전류 (FLA)
|
