AC 컨택터와 DC 컨택터: 유형 및 기능 이해

소개

급변하는 산업 자동화 및 신재생 에너지 환경에서 올바른 전력 스위칭 장치를 선택하는 것은 단순한 기능의 문제가 아니라 중요한 안전 필수 사항입니다. AC(교류) 그리고 DC(직류) 접촉기는 사양서나 창고 선반에서 거의 동일하게 보일 수 있지만 근본적으로 다른 물리적 힘을 처리하도록 설계되었습니다.

전기 엔지니어와 설치자가 자주 묻는 질문은 다음과 같습니다. “표준 AC 접촉기를 사용하여 DC 부하를 전환할 수 있습니까?” 대답은 미묘하지만 고전압 애플리케이션의 경우 일반적으로 단호한 아니요. "아니요"입니다. 전류가 흐르는 방식, 그리고 더 중요한 것은 전류가 멈추는 방식에 대한 물리학은 이러한 장치의 내부 아키텍처를 결정합니다. DC 회로에서 AC 접촉기를 잘못 사용하면 치명적인 고장, 지속적인 아크 발생 및 전기 화재로 이어질 수 있습니다.

이 종합 가이드는 AC 및 DC 접촉기 간의 기술적 차이점을 이해하기 위한 결정적인 자료 역할을 합니다. 우리는 설계 뒤에 숨겨진 엔지니어링 원리, 아크 억제의 물리학을 탐구하고 시스템이 안전하고 규정을 준수하며 효율적으로 유지되도록 실용적인 선택 가이드를 제공할 것입니다.

주요 내용

• 아크 소호는 주요 차별화 요소입니다.: AC 접촉기는 아크를 소멸시키기 위해 전류 사인파의 자연스러운 영점 교차에 의존합니다. DC 접촉기는 연속적인 DC 아크를 강제로 차단하기 위해 자기 블로우아웃과 더 큰 에어 갭을 사용해야 합니다.
• 코어 구조: AC 접촉기는 와전류로 인한 과열을 방지하기 위해 적층된 실리콘 강철 코어를 사용합니다. DC 접촉기는 더 높은 기계적 효율성과 내구성을 위해 솔리드 강철 코어를 사용합니다.
• 코일 물리학: AC 코일은 인덕턴스를 사용하여 전류를 제한하므로 높은 돌입 전류가 발생합니다. DC 코일은 저항에 의존하며 전력 소비를 관리하기 위해 종종 이코노마이저 회로가 필요합니다.
• 안전 경고: 상당한 디레이팅 없이 DC 부하에 AC 접촉기를 사용하는 것은 위험합니다. 아크 억제 부족은 접점 용착 및 장비 파괴를 유발할 수 있습니다.
• 선택 규칙: 항상 전류 정격뿐만 아니라 부하 유형(IEC 범주 AC-3 대 DC-1/DC-3) 및 전압 특성을 기반으로 접촉기를 지정하십시오.

컨택터란 무엇인가요?

차이점을 자세히 알아보기 전에 기준선을 이해하는 것이 중요합니다. 접촉기는 전력 회로를 원격으로 제어하는 데 사용되는 전자 기계식 스위치입니다. 표준 스위치와 달리 접촉기는 전력 회로(접점)에서 전기적으로 격리된 제어 회로(코일)에 의해 작동됩니다.

기본 구성 요소 및 작동 원리에 대한 자세한 내용은 다음 가이드를 참조하십시오. 컨택터란 무엇인가요?.

릴레이는 저전력 신호에 대해 유사한 기능을 수행하지만 접촉기는 모터, 조명 뱅크 및 커패시터 뱅크와 같은 고전류 부하를 처리하도록 설계되었습니다. 언제 무엇을 사용해야 하는지 이해하려면 다음을 참조하십시오. 접촉기 대 릴레이: 주요 차이점 이해하기.

기본 물리학: AC와 DC에 다른 설계가 필요한 이유

AC 및 DC 접촉기 간의 설계 차이는 제어하는 전류의 특성에서 비롯됩니다.

1. 교류 (AC): 전류 방향은 주기적으로 (초당 50 또는 60회) 반전됩니다. 중요한 것은 전압과 전류가 매초 100 또는 120회 “영점 교차” 지점을 통과한다는 것입니다. 이 순간 회로의 에너지는 0입니다.
2. 직류 (DC): 전류는 일정한 크기로 한 방향으로 계속 흐릅니다. 자연스러운 영점 교차가 없습니다. 아크가 발생하면 자체적으로 유지되고 소멸시키기가 매우 어렵습니다.

이 차이는 접촉기 설계의 두 가지 중요한 영역에 영향을 미칩니다. 전자석 (코일 및 코어) 및 아크 억제 메커니즘.

코어 설계 차이점 설명

이러한 다양한 전기적 동작을 처리하기 위해 VIOX Electric과 같은 제조업체는 내부 구성 요소를 다르게 엔지니어링합니다.

1. 자기 코어 구조: 적층 대 솔리드

가장 중요한 구조적 차이점은 전자석의 철심에 있습니다.

• AC 접촉기 (적층 코어):
  AC가 코일을 통해 흐르면 변동하는 자기장이 생성됩니다. 코어가 단단한 철 블록인 경우 이 변화하는 자기 플럭스는 코어 자체 내에서 순환 전류(와전류라고 함)를 유도합니다. 와전류—코어 자체 내에서. 이러한 전류는 엄청난 열(철손)을 발생시켜 접촉기를 빠르게 파괴합니다.
  • 솔루션: AC 코어는 적층된 실리콘 강판. 으로 만들어집니다. 이러한 얇은 층은 서로 절연되어 와전류의 경로를 차단하고 열 발생을 최소화합니다.
  • 쉐이딩 링: AC 전원은 초당 100회 이상 0에 도달하므로 자기력도 0으로 떨어져 전기자가 떨리게(진동) 됩니다. 구리 쉐이딩 링 이 코어에 내장되어 위상이 다른 2차 자기 플럭스를 생성하여 영점 교차 동안 접촉기를 닫힌 상태로 유지합니다.
• DC 접촉기 (솔리드 코어):
  DC 전류는 안정적이고 변동하지 않는 자기장을 생성합니다. 플럭스 변화가 없으므로 와전류가 없습니다.
  • 디자인: 코어는 솔리드 주강 또는 연철. 로 만들어집니다. 이 솔리드 구조는 기계적으로 더 강력하고 자기 플럭스를 전도하는 데 더 효율적입니다. DC 접촉기는 자기 당김이 일정하므로 쉐이딩 링이 필요하지 않습니다.

2. 코일 설계 및 임피던스

코일 권선의 물리학도 크게 다릅니다.

• AC 코일: AC 코일을 통해 흐르는 전류는 임피던스 임피던스(Z)_L).
  • 돌입 전류에 의해 제한되며, 이는 전선 저항(R)과 유도 리액턴스(X 돌입 전류 : 접촉기가 열려 있을 때 에어 갭이 커서 인덕턴스가 낮습니다. 이로 인해 접점을 닫기 위해 엄청난 돌입 전류(정격 전류의 10~15배)가 발생합니다. 닫히면 인덕턴스가 증가하고 전류가 낮은 유지 수준으로 떨어집니다.
• DC 코일: 주파수(f=0)가 없으면 유도 리액턴스(X_L = 2πfL = 0)가 없습니다. 전류는 전선의 오직 저항 저항을.
  • 열 관리에 의해 제한됩니다. 과열을 방지하기 위해 DC 코일은 저항을 높이기 위해 더 많은 수의 더 얇은 전선을 사용하는 경우가 많습니다. 대형 DC 접촉기는 접촉기가 닫히면 고전력 "픽업" 코일에서 저전력 "홀드" 코일로 전환하는 이코노마이저 회로 (또는 이중 권선)를 사용합니다.

접점 재료 및 부식

DC 스위칭은 단방향 전류로 인한 재료 이동(마이그레이션) 때문에 접점 표면에 더 가혹합니다.

• AC 접점: 일반적으로 사용 은-니켈(AgNi) 나 산화은-카드뮴(AgCdO).
• DC 접점: 종종 다음과 같은 더 단단한 재료가 필요합니다. 은-텅스텐(AgW) 나 산화은-주석(AgSnO2) DC 아크의 강렬한 열과 부식에 저항하기 위해.

아크 억제: 중요한 안전 구별

이것은 안전 및 SEO에 가장 중요한 섹션입니다. 아크를 소멸시킬 수 없는 것은 잘못 적용된 접촉기에서 전기 화재의 주요 원인입니다.

아크 물리학에 대한 자세한 설명은 다음을 참조하십시오. 회로 차단기의 아크란 무엇인가?.

AC: 영점 교차 이점

AC 회로에서 아크는 자연적으로 불안정합니다. 전압이 0을 통과할 때마다(60Hz 시스템에서 8.3ms마다) 아크 에너지가 소산됩니다.

1. 접점이 열립니다.
2. 아크가 형성되어 늘어납니다.
3. 영점 교차가 발생합니다.: 아크가 소멸됩니다.
4. 공기 간극의 유전 강도가 충분하면 아크가 다시 발생하지 않습니다.

DC: 끊임없는 위협

DC 회로에서 전압은 0으로 떨어지지 않습니다. 아크는 안정적이고 연속적입니다. 접점을 열면 아크가 늘어나 접점이 물리적으로 녹거나 장치가 폭발할 때까지 타오릅니다. 아크에 저장된 에너지는 다음으로 계산됩니다.

E = ½ L I²

여기서 L 는 시스템 인덕턴스이고 I 는 전류입니다. DC 모터와 같은 고유도 부하에서 이 에너지는 막대합니다.

DC 아크 억제 기술

이를 방지하기 위해 DC 접촉기는 능동 억제 방법을 사용합니다.

1. 자기 블로우아웃: 영구 자석 또는 코일은 아크에 수직인 자기장을 생성합니다. 다음에 따르면 플레밍의 왼손 법칙, 이것은 접점에서 아크를 물리적으로 밀어내는 로렌츠 힘을 생성합니다.
2. 아크 슈트: 아크는 아크를 늘리고 냉각하고 파편화하여 소멸시키는 세라믹 또는 금속 스플리터 플레이트(아크 슈트)로 강제됩니다.
3. 더 넓은 공기 간극: DC 접촉기는 아크가 끊어지도록 열린 접점 사이에 더 큰 이동 거리를 갖도록 설계되었습니다.

상세 비교표

기능	AC 접촉기	DC 접촉기
핵심 재료	적층 실리콘 강판(E자형)	솔리드 캐스트 강철/연철(U자형)
와전류 손실	높음(적층 필요)	무시할 수 있음(솔리드 코어 허용)
아크 억제	그리드 아크 슈트; 영점 교차에 의존	자기 블로우아웃; 더 큰 공기 간극; 아크 러너
코일 전류 제한기	유도 리액턴스(XL) 및 저항	저항(R)만 해당
돌입 전류	매우 높음(유지 전류의 10-15배)	낮음(저항에 따라 결정)
쉐이딩 링	필수(진동/소음 방지)	필요하지 않음
작동 빈도	~600 – 1,200회/시간	최대 1,200 – 2,000+회/시간
접촉 재료	AgNi, AgCdO(낮은 저항)	AgW, AgSnO2(높은 내침식성)
히스테리시스 손실	상당함	0
비용	일반적으로 낮음	높음(복잡한 구조)
일반적인 애플리케이션	유도 모터, HVAC, 조명	EV, 배터리 저장, 태양광 PV, 크레인

작동 특성

스위칭 주파수

DC 접촉기는 일반적으로 더 높은 스위칭 주파수를 처리할 수 있습니다. 솔리드 코어 구조는 기계적으로 더 견고하고 높은 돌입 전류가 없기 때문에 빈번한 사이클링 중에 코일에 가해지는 열 응력이 줄어듭니다.

시작 전류

AC 접촉기는 코일 자체에서 막대한 돌입 전류를 처리해야 합니다. AC 접촉기가 파편이나 낮은 전압으로 인해 완전히 닫히지 않으면 인덕턴스가 낮게 유지되고 전류가 높게 유지되어 코일이 몇 초 안에 타버립니다. DC 코일은 이러한 고장 모드에 영향을 받지 않습니다.

AC 및 DC 접촉기를 상호 교환할 수 있습니까?

이는 현장 고장의 가장 흔한 원인입니다.

시나리오 A: DC 부하에 AC 접촉기 사용

판결: 위험.

• 위험: 자기 소호 장치가 없으면 AC 접촉기는 DC 아크를 소멸시킬 수 없습니다. 아크가 지속되어 접점이 함께 용접되거나 장치가 녹습니다.
• 예외 (디레이팅): 저전압(≤24V DC) 또는 순수 저항 부하(DC-1)의 경우, 당신은 직렬로 극을 연결하면 AC 접촉기를 사용할 수 있습니다(예: 3개의 극을 직렬로 배선하여 에어 갭을 3배로 늘림). 그러나 전류 용량을 크게 줄여야 합니다(종종 AC 정격의 30-50%). 항상 제조업체에 문의하십시오.

시나리오 B: AC 부하에 DC 접촉기 사용

판결: 가능하지만 비효율적입니다.

• DC 접촉기는 AC 아크에 대해 억제 메커니즘이 “과도하게 설계”되었기 때문에 AC 아크를 쉽게 차단할 수 있습니다.
• 단점: DC 접촉기는 더 비싸고 물리적으로 더 큽니다. 또한 코일은 여전히 올바른 DC 전압으로 전원을 공급받아야 합니다(AC/DC 전자 코일이 없는 경우).

적용 가이드: 각 유형을 사용하는 시기

다음에 AC 접촉기를 선택하십시오.

• AC 모터 제어: 3상 유도 모터(압축기, 펌프, 팬) 시동. 보다 접촉기 vs. 모터 기동기.
• 조명 제어: 대규모 LED 또는 형광등 뱅크 전환.
• 난방 부하: 저항성 AC 히터 및 용광로.
• 커패시터 뱅크: 역률 보정(특수 커패시터 듀티 접촉기 필요).

다음에 DC 접촉기를 선택하십시오.

• 전기 자동차(EV): 배터리 분리 및 급속 충전소.
• 재생 에너지: 태양광 PV 결합기 및 배터리 에너지 저장 시스템(BESS).
• DC 모터: 지게차, AGV 및 중공업 크레인.
• 교통편: 철도 시스템 및 해양 전력 분배.

엔지니어를 위한 선택 가이드

접촉기를 지정할 때 “암페어”와 “볼트”만으로는 충분하지 않습니다. 다음을 기준으로 선택해야 합니다. IEC 60947-4-1 활용 범주.

1. 부하 범주 식별

• AC-1: 비유도성 또는 약간 유도성 부하(히터).
• AC-3: 농형 모터(시동, 작동 중 스위치 오프).
• AC-4: 농형 모터(플러깅, 인칭 – 헤비 듀티).
• DC-1: 비유도성 또는 약간 유도성 DC 부하.
• DC-3: 분권 모터(시동, 플러깅, 인칭).
• DC-5: 직권 모터(시동, 플러깅, 인칭).

2. 전기적 수명 계산

DC 애플리케이션은 종종 접점 수명을 단축시킵니다. 접촉기의 전기적 수명 곡선이 예상되는 듀티 사이클과 일치하는지 확인하십시오.

3. 환경 고려 사항

안전이 중요한 환경에서는 폴스 가이드 접점이 있는 접촉기를 사용하여 페일 세이프 작동을 보장하는 것을 고려하십시오. 자세한 내용은 다음에서 알아보십시오. 안전 접촉기 가이드.

일반적인 브랜드 및 모델

에서 VIOX Electric, 당사는 글로벌 표준에 맞춘 포괄적인 범위의 접촉기를 제조합니다.

• VIOX AC 접촉기: 당사의 CJX2 및 LC1-D 시리즈는 고전도성 은 합금 접점과 견고한 적층 코어를 특징으로 하는 모터 제어의 산업 표준입니다.
• VIOX 모듈형 접촉기: 건물 자동화 및 조명 제어에 이상적인 소형 DIN 레일 장착 장치.
• VIOX 고전압 DC 시리즈: 밀폐형 아크 챔버 및 자기 소호 기술을 특징으로 하는 EV 및 태양광 시장을 위해 특별히 설계되었습니다.

시장의 다른 평판이 좋은 브랜드로는 Schneider Electric(TeSys), ABB(AF 시리즈) 및 Siemens(Sirius)가 있지만 VIOX는 OEM 및 패널 빌더에게 더 경쟁력 있는 가격으로 유사한 성능을 제공합니다.

테스트 절차

접촉기를 테스트하려면 코일과 접점을 모두 확인해야 합니다.

1. 코일 저항: 멀티미터로 측정합니다. 개방 회로(∞ Ω)는 코일이 탔음을 의미합니다.
2. 접점 연속성: 코일에 전원이 공급되면 극 간의 저항이 0에 가까워야 합니다.
3. 육안 검사: 검게 변한 접점 또는 녹은 아크 슈트(아크 문제의 징후)를 확인합니다.

안전 참고 사항: 항상 수행하십시오. 잠금/태그아웃 절차 테스트하기 전에.

일반적인 실수를 방지

1. 코일 전압 불일치: 24V AC 코일에 24V DC를 적용하면 코일이 타버립니다(유도 리액턴스 부족으로 인해). 24V DC 코일에 24V AC를 적용하면 코일이 떨리고 닫히지 않습니다.
2. 극성 무시: 자기 소호 장치가 있는 DC 접촉기는 종종 극성에 민감합니다. 배선을 거꾸로 하면 아크가 슈트 대신 메커니즘을 밀어 장치를 파괴합니다. 안으로 메커니즘을 밀어 장치를 파괴합니다.
3. DC에 대한 과소 평가: 100A AC 접촉기가 100A DC를 처리할 수 있다고 가정합니다. 일반적으로 안전하게 ~30A DC만 처리할 수 있습니다.

자주 묻는 질문

48V DC 배터리 시스템에 AC 접촉기를 사용할 수 있습니까?

권장하지 않습니다. 48V는 비교적 낮지만 배터리 시스템의 높은 전류는 지속적인 아크를 유발할 수 있습니다. 반드시 사용해야 한다면 아크 차단 거리를 늘리기 위해 세 개의 극을 모두 직렬로 연결하십시오. 하지만 전용 DC 접촉기를 사용하는 것이 더 안전합니다.

AC 접촉기가 윙윙거리거나 웅웅거리는 이유는 무엇입니까?

험은 자기 플럭스가 초당 100번 0을 통과하면서 라미네이션이 진동하여 발생합니다. 파손되거나 느슨해진 경우 쉐이딩 링 큰 윙윙거리는 소리와 채터링이 발생합니다.

DC 접촉기는 극성에 민감합니까?

예, 많은 고전력 DC 접촉기는 극성에 민감합니다. 왜냐하면 자기 소호 코일은 전류 흐름의 방향에 의존하여 아크를 올바른 방향(소호통 내부)으로 밀어내기 때문입니다.

AC-3와 AC-1 정격의 차이점은 무엇입니까?

단일 접촉기는 부하에 따라 다른 전류 정격을 가집니다. AC-1 정격(저항성)은 항상 AC-3 정격(유도성 모터)보다 높은데, 이는 저항성 부하가 차단하기 더 쉽기 때문입니다.

비상시에 DC 접촉기를 AC 접촉기로 대체할 수 있습니까?

AC 접촉기가 상당히 과대하게 선정되고 극이 직렬로 연결된 경우에만 가능합니다. 올바른 DC 장치를 구할 때까지 임시 조치로만 사용해야 합니다.

전자 코일은 어떻게 작동합니까?

최신 “범용” 접촉기는 AC를 DC로 내부적으로 정류하는 전자 코일을 사용합니다. 이를 통해 접촉기는 광범위한 전압(예: 100-250V AC/DC)을 수용하고 험 없이 작동할 수 있습니다.

접점 용착은 무엇 때문에 발생합니까?

접점 용접은 아크열이 은 합금 표면을 녹여 접점이 닫히거나 튕길 때 접점들이 융합되는 현상입니다. 이는 DC 부하에서 AC 접촉기를 사용하거나 단락 사고 시 흔히 발생합니다.

결론

AC와 DC 접촉기의 구분은 단순한 라벨링 선호도가 아니라 전기의 물리학에 의해 주도되는 기본적인 엔지니어링 요구 사항입니다. AC 접촉기는 그리드의 자연스러운 영점 교차를 활용하여 효율적으로 작동하는 반면, DC 접촉기는 강력한 자기 엔지니어링을 사용하여 직류의 지속적인 에너지를 길들입니다.

전기 전문가에게 규칙은 간단합니다. 부하를 존중하십시오. 이러한 장치를 잘못 적용하여 안전을 타협하지 마십시오.

에서 VIOX Electric, 당사는 고품질의 응용 분야별 스위칭 솔루션을 제공하기 위해 노력하고 있습니다. 차세대 태양광 결합기 박스 또는 표준 모터 제어 센터를 설계하든 당사의 엔지니어링 팀이 지원할 준비가 되어 있습니다.

프로젝트에 적합한 접촉기를 선택하는 데 도움이 필요하십니까? 당사의 제품 카탈로그 나 문의하기 오늘 기술 상담을 받으십시오.