동일한 정격 전류(100A, 3극)를 가진 두 MCCB를 비교하고 있습니다. 하지만 전압 사양이 다릅니다. 하나는 “Ue 400V, Ui 690V, Uimp 8kV”로 표시되고 다른 하나는 “Ue 690V, Ui 800V, Uimp 6kV”로 표시됩니다. 어떤 것이 400V 3상 시스템에 적합합니까? Ue가 시스템 전압과 일치하지만 Uimp가 다른 경우 첫 번째 차단기를 안전하게 사용할 수 있습니까?
Ue, Ui, Uimp의 세 가지 전압 파라미터는 MCCB를 포함한 모든 전기 장비 데이터시트에 나타납니다. 접촉기 에게 릴레이 그리고 터미널 블록. 하지만 이러한 파라미터의 실제 의미에 대한 혼란은 조기에 고장나는 과소 사양 장비, 예산을 낭비하는 과잉 사양 부품, 프로젝트 승인 중 규정 준수 문제로 이어집니다.
문제는 단순히 세 개의 숫자를 읽는 것이 아닙니다. 각 정격은 정상 상태 작동, 절연 무결성, 과도 서지 내성과 같은 서로 다른 전기적 스트레스를 테스트합니다. 이러한 정격은 서로 다른 IEC 표준의 적용을 받고, 서로 다른 테스트 절차를 통해 검증되며, 장비 선택에서 뚜렷한 역할을 합니다. 이러한 정격을 서로 바꿔서 사용하거나, 더 나쁘게는 두 개를 무시하면 실제 안전 및 신뢰성 위험이 발생합니다.
이 가이드에서는 세 가지 전압 정격을 모두 정확하게 해독합니다. Ue, Ui, Uimp가 정확히 무엇을 측정하는지, 어떤 IEC 테스트가 각 파라미터를 검증하는지, 이러한 파라미터가 절연 조정 표준과 어떤 관련이 있는지, 그리고 가장 중요한 것은 어떤 정격이 어떤 사양 결정에 중요한지 정확히 알 수 있습니다. 결국 장비 데이터시트를 자신 있게 읽고 시스템 전압과 설치 환경에 가해지는 전체 전기적 스트레스 프로필 모두에 맞는 부품을 선택할 수 있습니다.
Ue(정격 작동 전압)란 무엇입니까?
Ue 이다 정격 작동 전압은 정상적인 방해받지 않는 조건에서 전기 장비가 작동하도록 설계된 전압입니다. 이는 MCCB, 접촉기, 릴레이 또는 기타 제어 장치를 선택할 때 시스템의 공칭 전압과 일치시키는 숫자입니다.
IEC 60947 용어에서 Ue는 장비의 적용 전압 영역을 정의합니다. 이는 다른 두 가지 중요한 파라미터와 함께 작동합니다. Ie (정격 작동 전류) 및 사용 범주 (모터의 경우 AC-3, 혼합 부하의 경우 AC-23 등). 이 세 가지 사양은 함께 장치의 작동 성능 범위를 설명합니다.
Ue의 실제 테스트
Ue는 특정 독립형 테스트 전압에 해당하지 않습니다. 대신 성능 테스트를 위한 기준 전압을 설정합니다.
- 작동 내구성 테스트: 장비는 고장 없이 Ue에서 정격 작동 주기(정격 전류의 투입 및 차단)를 완료해야 합니다.
- 온도 상승 검증: 정격 전류 및 작동 전압에서 장치 온도는 제한 범위 내에 있어야 합니다.
- 성능 조정: 제조업체는 특정 Ue 값에서 전류 스위칭 기능, 단락 성능 및 조정 데이터를 선언합니다.
Ie 95A인 Ue 400V AC-3 정격의 접촉기의 경우, 400V에서 95A 유도성 모터 부하를 선언된 기계적 및 전기적 내구성을 위해 스위칭하도록 테스트되었음을 의미합니다.
산업 장비의 일반적인 Ue 값
표준 Ue 정격은 일반적인 시스템 전압을 따릅니다.
- 230V / 240V AC: 단상 유럽 및 국제 시스템
- 400V / 415V AC: 3상 유럽, 아시아 및 많은 산업 시스템
- 480V AC: 북미 3상 산업 시스템
- 690V AC: 고전압 산업 응용 분야, 광산 장비
- 24V / 48V / 110V DC: 제어 회로, 자동화 시스템, 배터리 백업 설치
선언된 Ue가 시스템의 공칭 전압과 일치하거나 초과하는 장비를 선택합니다. Ue 690V 정격의 장치는 400V 시스템에서 작동할 수 있지만(전압에 대해 과대 평가됨), Ue 230V 정격의 장치는 400V 애플리케이션에서 사용할 수 없습니다(과소 사양).
Ue-Ie-범주 관계
Ue는 절대 단독으로 존재하지 않습니다. MCCB는 프레임 크기 및 열 트립 설정에 따라 여러 Ie 정격(40A, 63A, 100A)과 함께 Ue 400V를 표시할 수 있습니다. 접촉기는 서로 다른 Ue 수준에서 서로 다른 Ie 값을 나열할 수 있습니다. 예를 들어 Ue 400V에서 Ie 95A이지만 Ue 690V에서는 Ie 80A만 해당됩니다. 이는 전압이 높을수록 아크 차단 중에 접점에 스트레스가 가해지기 때문입니다.
항상 세 가지 사양을 모두 확인하십시오. 전압에 대해 정격이 지정되었지만 잘못된 사용 범주의 장치는 Ue가 완벽하게 일치하더라도 고장날 수 있습니다.
Ui(정격 절연 전압)란 무엇입니까?
Ui 이다 정격 절연 전압은 유전체 테스트 수준 및 최소 연면 거리를 결정하는 데 사용되는 전압 기준입니다. 작동 성능을 설명하는 Ue와 달리 Ui는 장비의 절연 기능을 정의합니다. 이는 허용 가능한 작동 전압이 아니라 적절한 절연 강도를 보장하는 설계 기준입니다.
기본 규칙: Ue는 Ui를 초과해서는 안 됩니다.. 장비 데이터시트는 이 관계를 명시적으로 보여줍니다. Ue 400V 정격의 접촉기는 일반적으로 Ui 690V 또는 800V를 표시합니다. 이는 690V 또는 800V 스트레스 수준에 맞게 설계된 절연을 유지하면서 최대 400V의 전압에서 작동할 수 있음을 의미합니다.
Ui의 실제 테스트: 유전 강도
Ui는 전원 주파수 유전 내전압 테스트 전압을 결정합니다. 이 테스트는 절연이 파괴 없이 지속적인 전기적 스트레스를 견딜 수 있는지 확인합니다.
- 테스트 전압: 일반적으로 Ui ≤ 690V인 장비의 경우 2 × Ui + 1000V(IEC 60947-1에 따름)
- 테스트 기간: 60초(1분 동안 지속되는 AC 전압)
- 테스트 주파수: 50Hz 또는 60Hz AC(전원 주파수)
- 통과 기준: 파괴적인 방전 없음, 파괴 없음, 지정된 제한 내의 연면 전류
예를 들어 Ui 690V 정격의 단자대는 약 2,380V AC에서 1분 동안 유전체 테스트를 거칩니다. 이는 수년간의 절연 노화 및 스트레스를 단일 제어 테스트로 압축한 것을 시뮬레이션합니다.
Ui가 Ue를 초과하는 이유: 안전 마진
전기 장비는 공칭 수준 이상의 전압 스트레스를 경험합니다.
- 과도 과전압: 스위칭 서지, 커패시터 뱅크 작동
- 시스템 전압 변동: 그리드 변동, 발전기 조정 문제
- 절연 노화: 습기, 오염, 열 순환은 시간이 지남에 따라 절연을 저하시킵니다.
- 안전 마진: IEC 표준은 작동 전압보다 높은 스트레스에 견딜 수 있도록 설계된 절연을 요구합니다.
400V 시스템은 지속적으로 정확히 400V를 유지하는 경우가 드뭅니다. 정상적인 조건에서 전압은 ±10% 변동될 수 있으며, 과도 현상으로 인해 더 높아질 수 있습니다. Ui가 Ue보다 상당히 높은 장비를 지정하면 장비의 수명 동안 절연 무결성이 보장됩니다.
Ui 및 연면 거리 요구 사항
Ui는 최소값을 직접 결정합니다. 연면 거리—절연 표면을 따라 측정된 전도성 부품 사이의 최단 경로입니다. IEC 60664-1 표는 다음을 기준으로 필요한 연면 거리를 지정합니다.
- 정격 절연 전압(Ui)
- 오염 정도 (오염 수준: 청결, 보통, 전도성)
- 절연 재료 그룹 (트래킹 저항: I, II, IIIa, IIIb)
Ui가 높을수록 더 큰 연면 거리가 필요합니다. Ui 1000V용 단자대는 Ui 400V 블록보다 훨씬 더 많은 간격이 필요하며, 둘 다 동일한 400V 시스템에서 작동하더라도 마찬가지입니다. 이는 물리적 크기 및 단자 밀도에 영향을 미칩니다.
일반적인 Ui 값
저전압 장비의 표준 Ui 정격:
- 300V: 경부하 제어 구성 요소, 저전압 애플리케이션
- 500V / 690V: 400V/480V 시스템의 산업용 MCCB, 접촉기, 릴레이에 가장 일반적입니다.
- 800V / 1000V: 까다로운 애플리케이션, 확장된 전압 범위 커버리지를 위한 더 높은 절연
선택한 장비가 예상되는 최대 시스템 전압보다 Ui ≥인지 항상 확인하십시오. 480V 시스템의 경우 Ui 500V 구성 요소를 선택하면 최소한의 마진이 제공됩니다. Ui 690V 또는 800V는 더 나은 장기적 신뢰성을 제공합니다.
Uimp(정격 임펄스 내전압)란 무엇입니까?
Uimp 이다 정격 임펄스 내전압—장비가 절연 파괴 없이 표준화된 과도 과전압 임펄스를 받을 때 견딜 수 있는 최대 전압 값입니다. Ui는 전원 주파수 유전 강도를 테스트하는 반면, Uimp는 낙뢰, 스위칭 이벤트 및 그리드 장애로 인한 빠르고 높은 에너지 서지를 견딜 수 있는 장비의 능력을 검증합니다.
Uimp는 킬로볼트(kV) 피크로 표시되며 표준화된 임펄스 파형을 사용합니다. 1.2/50 μs (피크까지 1.2마이크로초 상승 시간, 반값까지 50마이크로초 감쇠). 이 파형은 낙뢰 유도 서지 및 스위칭 과도 현상의 전기적 특징을 시뮬레이션합니다.
Uimp가 실제로 테스트하는 것: 서지 내성
임펄스 내전압 테스트는 장비에 고전압 과도 펄스를 가합니다.
- 테스트 파형: 1.2/50 μs 전압 임펄스(표준 IEC 모양)
- 테스트 전압: 장비의 선언된 Uimp(6 kV, 8 kV, 12 kV 등)
- 테스트 절차: 양극성(양수 및 음수)으로 적용되는 다중 임펄스
- 임펄스 간 간격: 최소 1초
- 통과 기준: 섬락 없음, 절연 파괴 없음, 간격 저하 없음
Uimp 8 kV로 정격된 회로 차단기의 경우 테스트 엔지니어는 내부 간격 및 절연이 고장 없이 이러한 과도 스트레스를 견딜 수 있는지 확인하기 위해 8,000볼트 피크 임펄스를 반복적으로 적용합니다.
과전압 범주 연결
Uimp 값은 임의적이지 않으며, 과전압 범주 IEC 60664-1에 정의되어 있습니다. 이러한 범주는 과도 과전압에 대한 노출에 따라 설치를 분류합니다.
- 카테고리 I: 과도 노출이 감소된 장비(보호된 전자 회로)
- 카테고리 II: 가전 제품 및 휴대용 장비(일반적인 주거 부하)
- 카테고리 III: 고정 설치(배전반, 산업 기계)
- 카테고리 IV: 설치 원점(서비스 입구, 유틸리티 미터, 가공선)
범주가 높을수록 더 심각한 과도 현상이 발생합니다. IEC 60664-1 표는 시스템 공칭 전압을 각 범주에 필요한 임펄스 내전압 수준에 매핑합니다. 400V 3상 시스템의 경우:
- 카테고리 II: Uimp 2.5 kV 일반적
- 카테고리 III: Uimp 6 kV 일반적
- 카테고리 IV: Uimp 8 kV 일반적
고정 배전 시스템(범주 III)에 설치된 산업 장비는 동일한 공칭 전압에서 작동하더라도 벽면 콘센트에 연결된 가전 제품(범주 II)보다 더 높은 Uimp가 필요합니다.
산업 장비의 일반적인 Uimp 값
저전압 개폐 장치 및 제어 장비의 표준 Uimp 정격:
- 4 kV: 하위 범주 애플리케이션, 주거용 장비
- 6 kV: 가정/주거용 MCCB, 범주 II/III 장비에 일반적
- 8 kV: 산업용 MCCB, 접촉기, 범주 III/IV 고정 설치에 대한 표준
- 12 kV: 까다로운 산업 애플리케이션, 유틸리티 등급 장비, 노출이 심한 위치
장비 데이터시트는 일반적으로 의도된 설치 범주에 해당하는 Uimp 값을 보여줍니다. 산업 등급 구성 요소는 기본적으로 8 kV 이상인 반면, 주거용 제품은 4-6 kV를 나타낼 수 있습니다.
Uimp가 중요한 이유: 실제 서지 이벤트
전기 시스템은 정기적으로 과도 과전압에 직면합니다.
- 번개가 치다: 직접 또는 인근 낙뢰는 배전 네트워크에 고전압 서지를 유도합니다.
- 스위칭 작업: 대형 부하, 콘덴서 뱅크 또는 변압기의 개폐는 전압 스파이크를 생성합니다.
- 그리드 결함: 고장 제거 및 재폐로 작업은 과도 현상을 발생시킵니다.
- 모터 기동: 유도성 부하 스위칭은 국부적인 전압 스파이크를 생성합니다.
Uimp가 부적절한 장비는 예측할 수 없이 고장납니다. 때로는 낙뢰 후 즉시, 때로는 누적된 서지 손상으로 인해 절연이 수개월에 걸쳐 약화된 후에 발생합니다. 적절한 Uimp 사양은 장비가 설치 위치 및 범주에 특정한 과도 환경에서 생존할 수 있도록 보장합니다.
주요 차이점: Ue vs Ui vs Uimp
이 세 가지 전압 등급은 근본적으로 다른 전기적 스트레스를 측정합니다. 이러한 차이점을 이해하면 사양 오류를 방지하고 장비를 실제 작동 조건에 맞추는 데 도움이 됩니다.
작동 vs. 절연 vs. 서지: 다른 질문
각 등급은 특정 설계 질문에 대한 답변을 제공합니다.
- Ue (작동 전압): “이 장치는 정상적인 연속 조건에서 어떤 시스템 전압으로 작동할 수 있습니까?”
- Ui (절연 전압): “어떤 전압 기준이 이 장치의 절연 강도 및 연면 거리를 결정합니까?”
- Uimp (임펄스 내전압): “이 장치는 절연 파괴 없이 어떤 피크 과도 전압을 견딜 수 있습니까?”
이는 상호 보완적이며 대체할 수 없습니다. Ui를 Ue로 대체할 수 없으며 높은 Uimp가 부적절한 Ue를 보상하지 않습니다. 세 가지 모두 애플리케이션 요구 사항과 일치해야 합니다.
테스트 방법 차이점
| 평가 | 테스트 유형 | 테스트 전압 | 지속 | 검증 내용 |
| Ue | 작동 성능 테스트 | 시스템 공칭 전압 | 수천 사이클 | 스위칭 기능, 내구성, 온도 상승 |
| Ui | 전력 주파수 유전 내성 | ~2 × Ui + 1000V AC | 60초 | 지속적인 AC 스트레스에 대한 절연 무결성 |
| Uimp | 임펄스 내성 테스트 | 정격 임펄스 kV 피크 | 마이크로초 (다중 샷) | 빠른 과도 서지에 대한 간격 적절성 |
Ui 테스트는 1분 동안 지속되는 50/60Hz AC를 사용합니다. 이는 절연에 대한 느리고 갈리는 스트레스입니다. Uimp 테스트는 1.2/50 μs 임펄스를 사용합니다. 이는 간격과 에어 갭에 다르게 스트레스를 주는 빠르고 날카로운 전압 스파이크입니다. 하나의 테스트를 통과한다고 해서 다른 테스트를 통과하는 것이 보장되지는 않습니다.
전압 크기 관계
일반적인 장비는 특정 전압 계층을 보여줍니다.
Ue ≤ Ui < Uimp
예: 400V 시스템용 산업용 MCCB는 다음과 같이 표시될 수 있습니다.
- Ue = 400V (작동 전압이 시스템과 일치)
- Ui = 690V (더 높은 스트레스에 맞게 설계된 절연)
- Uimp = 8 kV (카테고리 III 설치를 위한 임펄스 내성)
크기 순서에 주목하십시오. Ue와 Ui는 수백 볼트 단위인 반면 Uimp는 수천 볼트로 점프합니다. 이는 정상 상태 작동과 비교하여 과도 서지의 다른 특성을 반영합니다.
어떤 등급이 어떤 결정을 좌우합니까?
다른 사양 결정은 다른 등급에 따라 달라집니다.
Ue를 사용하여 다음을 결정합니다.
- 시스템 호환성 (장비가 공칭 전압과 일치합니까?)
- 전류 정격 조정 (특정 Ue 레벨에서 선언된 Ie 값)
- 활용 범주 적용 가능성 (AC-3, AC-23 등)
- 병렬/직렬 구성 (전압 분배 고려 사항)
Ui를 사용하여 다음을 확인합니다.
- 적절한 절연 안전 마진 (Ui는 Ue를 상당히 초과해야 함)
- 오염 정도에 대한 연면 거리 요구 사항 준수
- 환경에서의 장기적인 절연 신뢰성
- 전압 범위에 걸친 장비 적합성 (하나의 장치, 여러 애플리케이션)
Uimp를 사용하여 다음을 보장합니다.
- 설치 과전압 범주에 대한 과도 서지 보호
- 업스트림 서지 보호 장치와의 조정
- 높은 노출 위치에 대한 적절한 간격 설계
- 절연 조정 표준 준수 (IEC 60664-1)
IEC 표준 및 테스트 요구 사항
세 가지 전압 등급은 임의적인 제조업체 주장이 아니라 테스트 절차, 최소 성능 기준 및 문서화 요구 사항을 정의하는 엄격한 IEC 국제 표준에 의해 관리됩니다.
IEC 60947 시리즈: 저전압 개폐 장치 및 제어 장치
IEC 60947 시리즈는 다음 전반에 걸쳐 전압 등급 정의에 대한 토대를 제공합니다. MCCB, 접촉기, 릴레이, 모터 스타터 및 제어 장비:
- IEC 60947-1: 모든 저전압 개폐 장치에 적용되는 Ue, Ui, Uimp 정의, 절연 협조 요구 사항 및 시험 절차를 설정하는 일반 규칙
- IEC 60947-2: 단락 차단 용량, 선택성 범주 및 전압 정격 적용을 포함한 회로 차단기(MCCB, ACB)에 대한 특정 요구 사항
- IEC 60947-4-1: 접촉기 및 모터 기동기, 활용 범주(AC-3, AC-4 등) 및 Ue가 모터 스위칭 기능과 관련된 방식 정의
- IEC 60947-5-1: 제어 회로 장치 및 스위칭 요소(리미트 스위치, 선택기 스위치, 푸시 버튼)
모든 부품은 기본 전압 정격 정의에 대해 IEC 60947-1을 참조한 다음 제품별 시험 세부 사항을 추가합니다.
IEC 60947-7-1: 구리 도체용 단자대
단자대는 관련 표준을 따릅니다.
- IEC 60947-7-1: 단자대의 온도 상승, 내전압(Ui 유효성 검사), 단시간 전류 내성 및 임펄스 시험(Uimp 유효성 검사)을 정의합니다.
- 시험에는 다음이 포함됩니다.: 전원 주파수 내전압 시험(Ui에서 파생된 시험 전압에서 60초) 및 임펄스 전압 시험(정격 Uimp에서 1.2/50 μs 파형)
단자대는 MCCB 및 접촉기와 동일한 기본 Ui 및 Uimp 프레임워크를 사용하여 모든 패널 구성 요소에서 절연 협조 일관성을 보장합니다.
IEC 60664-1: 저전압 시스템 내 절연 협조
IEC 60664-1은 시스템 전압을 필요한 Uimp 및 간격에 연결하는 엔지니어링 표를 제공합니다.
- 과전압 범주 (I ~ IV)는 과도 현상에 대한 설치 노출을 분류합니다.
- 오염도 (1 ~ 4)는 환경 오염 수준을 분류합니다.
- 정격 임펄스 전압 표: 공칭 시스템 전압 및 과전압 범주를 최소 필수 Uimp에 매핑합니다.
- 간격 및 연면 거리 표: Ui, 오염도 및 절연 재료 그룹을 기준으로 최소 공기 및 표면 거리를 지정합니다.
엔지니어는 IEC 60664-1을 사용하여 애플리케이션에 필요한 Uimp 및 간격을 결정한 다음 적절한 정격을 보여주는 데이터시트가 있는 장비를 선택합니다.
IEC 61810-1: 전기 기계 릴레이
전기 기계 릴레이는 자체 표준을 따르지만 동일한 전압 정격 개념을 사용합니다.
- IEC 61810-1: 릴레이 접점 및 코일에 대한 Ue(스위칭 전압), Ui(절연 전압) 및 Uimp(임펄스 내전압)를 정의합니다.
- 시험 절차: 전원 주파수 내전압 시험 및 임펄스 시험은 IEC 60947-1 방법론을 반영합니다.
정격 Ue 400V, Ui 690V, Uimp 6 kV의 릴레이는 해당 정격의 MCCB와 동일한 해석 프레임워크를 사용합니다. 제품 유형만 다릅니다.
형식 시험 대 일상 시험
전압 정격 유효성 검사에는 두 가지 시험 수준이 포함됩니다.
유형 테스트 (설계당 한 번 수행):
- 내전압, 임펄스 시험, 온도 상승, 내구 수명 주기를 포함한 포괄적인 유효성 검사
- 공인 시험소에서 대표 샘플에 대해 수행
- 형식 시험 보고서에 결과가 문서화되어 데이터시트에 게시됩니다.
- 비용이 많이 들고 시간이 많이 걸립니다. 제조업체는 모든 생산 장치에 대해 반복하지 않습니다.
정기 테스트 (모든 장치 또는 생산 배치에서 수행):
- 기본 검증: 육안 검사, 치수 검사, 간소화된 내전압 시험(낮은 전압, 짧은 지속 시간)
- 전체 형식 시험 배터리를 반복하지 않고 제조 일관성을 보장합니다.
- 빠르고 비용 효율적인 품질 관리
Ue, Ui 및 Uimp를 보여주는 데이터시트를 읽을 때 해당 값은 형식 시험을 거쳐 인증된 성능을 나타냅니다. 일상 시험은 각 생산 장치가 형식 시험을 거친 설계를 충족하는지 확인합니다.
실용적인 선택 가이드: 전압 정격을 올바르게 사용
적절한 전압 정격으로 장비를 선택하려면 체계적인 접근 방식이 필요합니다. 이 의사 결정 프레임워크에 따라 정격을 설치 요구 사항에 맞추십시오.
1단계: 시스템 공칭 전압 식별
기본 시스템 사실부터 시작하십시오.
- 단상 시스템: 120V, 230V, 240V AC
- 3상 시스템: 208V, 380V, 400V, 415V, 480V, 600V, 690V AC
- DC 시스템: 24V, 48V, 110V, 220V DC(제어/배터리 애플리케이션에서 일반적)
이것은 당신의 최소 Ue 요구 사항. Ue 정격이 시스템 전압보다 낮은 장비는 사용할 수 없습니다. Ue 정격이 시스템 전압과 같거나 높은 장비는 작동 전압 관점에서 허용됩니다.
2단계: 설치 과전압 범주 결정
IEC 60664-1 또는 현지 전기 규정을 참조하여 설치를 분류하십시오.
카테고리 I: 로컬 서지 보호 기능이 있는 민감한 전자 장비(산업 애플리케이션에서는 드물음)
카테고리 II: 가전 제품 및 소켓 콘센트 회로, 카테고리 III 소스에서 최소 10미터 떨어진 휴대용 장비(주거, 경상업)
카테고리 III: 건물 내 고정 장비, 배전반, 산업 기계(가장 일반적인 산업 애플리케이션)
카테고리 IV: 설치 원점, 서비스 입구 장비, 유틸리티 미터, 가공선
설치 범주에 따라 최소 필수 Uimp. 400V 시스템의 경우:
- 카테고리 II → Uimp ≥ 2.5 kV
- 카테고리 III → Uimp ≥ 6 kV(더 나은 마진을 위해 종종 8 kV로 지정됨)
- 카테고리 IV → Uimp ≥ 8 kV
3단계: 환경 오염 정도 평가
IEC 60664-1에 따른 오염 수준 평가:
- 오염도 1: 깨끗한 환경, 밀폐된 인클로저 (드묾)
- 오염도 2: 일반적인 실내 조건, 비전도성 오염만 존재 (대부분의 제어 캐비닛)
- 오염도 3: 전도성 오염 또는 습기에 노출 시 전도성을 띠는 건조한 비전도성 오염 (산업 환경, 옥외 설치)
- 오염도 4: 비, 눈 또는 심각한 오염으로 인한 지속적인 전도성 오염
오염 정도가 높을수록 더 큰 연면 거리가 있는 장비가 필요하며, 이는 동일한 간극 성능에 대해 더 높은 Ui 등급을 의미합니다. 오염 정도 3의 400V 시스템은 오염 정도 2의 동일 전압보다 더 큰 연면 거리가 필요합니다.
4단계: 적절한 마진을 가진 장비 Ui 선택
일반 규칙: 시스템 공칭 전압의 최소 1.5배 이상의 Ui를 가진 장비를 지정하고, 가급적 더 높게 지정하십시오.
일반적인 시스템의 경우:
- 400V 3상 시스템: Ui ≥ 690V (1.73배 마진) 지정
- 480V 3상 시스템: Ui ≥ 690V 또는 800V 지정
- 230V 단상 시스템: Ui ≥ 400V 또는 500V 지정
이 마진은 전압 변동, 과도 과전압 및 장비 수명 동안의 절연 노화를 고려합니다.
5단계: Uimp가 설치 카테고리와 일치하는지 확인
2단계의 설치 카테고리에 대해 장비 데이터시트를 교차 확인하십시오.
- 선언된 Uimp가 시스템 전압 및 카테고리에 대한 IEC 60664-1 최소값 이상인지 확인하십시오.
- 산업 고정 설치 (카테고리 III)는 일반적으로 최소 Uimp 6-8 kV가 필요합니다.
- 비용을 절감하기 위해 사양을 낮추지 마십시오. 서지 고장은 예측할 수 없고 비용이 많이 듭니다.
6단계: 선택한 Ue에서 전류 정격 유효성 검사
장비 전류 정격 (Ie, In)은 특정 Ue 값으로 선언됩니다. 다음을 확인하십시오.
- 전류 정격이 부하에 적합한지 확인하십시오. 선언된 Ue에서
- 장비에 여러 Ue 옵션이 나열되어 있는 경우 선택한 전압에서 전류가 저하되지 않는지 확인하십시오.
- 특히 접촉기는 더 높은 Ue 레벨에서 Ie가 감소하는 것을 보여줍니다. 전류가 일정하게 유지된다고 가정하지 마십시오.
7단계: 규정 준수 확인을 위해 선택 사항 문서화
다음을 보여주는 사양 기록을 유지하십시오.
- 시스템 공칭 전압 및 설치 카테고리
- 선택한 장비 Ue, Ui, Uimp 값
- 오염 정도 및 필요한 연면 거리
- 표준 관행에서 벗어난 모든 편차에 대한 정당성
이 문서는 승인 프로세스, 검사 검토 및 향후 유지 보수/교체 결정을 지원합니다.
의사 결정 흐름도 요약
- 시스템 전압 → 최소 Ue 정의
- 설치 카테고리 (IEC 60664-1) → 최소 Uimp 정의
- 오염 정도 + 전압 → 필요한 연면 거리 정의 (Ui 선택 유효성 검사)
- 부하 특성 + Ue → 필요한 Ie 및 활용 범주 정의
- 모든 정격 교차 확인 → Ue ≤ Ui, Uimp 적절, 전류 충분 보장
정격이 미미하거나 불분명한 경우 다음으로 높은 표준 정격을 지정하십시오. 현장 고장 및 긴급 교체에 비해 비용 차이는 미미합니다.
피해야 할 일반적인 사양 실수
숙련된 엔지니어조차도 시간 압박을 받거나 익숙하지 않은 장비 유형을 다룰 때 전압 정격 오류를 범합니다. 다음은 가장 빈번한 실수와 이를 방지하는 방법입니다.
실수 1: Ue만 사용하고 Ui/Uimp 무시
오류: Ui 및 Uimp를 확인하지 않고 시스템 전압과 일치하는 Ue를 기준으로만 장비를 지정합니다.
왜 잘못되었습니까?: Ue는 작동 호환성을 확인하지만 절연 강도 또는 서지 내성에 대해서는 아무것도 알려주지 않습니다. 올바른 Ue를 갖지만 Uimp가 부적절한 장비는 과도 이벤트 후 예측할 수 없이 고장납니다.
올바른 접근 방식: 항상 세 가지 정격을 모두 확인하십시오. 400V 시스템의 경우 Ue ≥ 400V인지 확인하십시오. 그리고 Ui ≥ 690V 그리고 Uimp ≥ 6-8 kV (설치 카테고리에 따라 다름).
실수 2: Ui를 최대 작동 전압으로 취급
오류: Ui 690V로 정격된 장비가 690V에서 지속적으로 작동할 수 있다고 가정합니다.
왜 잘못되었습니까?: Ui는 작동 제한이 아닌 절연 기준 전압입니다. 기본 규칙은 Ue ≤ Ui입니다. 작동 전압은 Ui 값에 관계없이 선언된 Ue를 초과해서는 안 됩니다.
올바른 접근 방식: 시스템 전압을 Ui가 아닌 Ue에 맞추십시오. 690V 시스템의 경우 Ui 800V 또는 1000V로 Ue 690V (또는 더 높음)로 정격된 장비를 선택하십시오. Ui가 690V이기 때문에 Ue 400V로 정격된 장비를 사용하지 마십시오.
실수 3: Uimp를 선택할 때 설치 카테고리 간과
오류: 산업 고정 설치 (카테고리 III)에 주거용 등급 장비 (Uimp 4-6 kV)를 지정합니다.
왜 잘못되었습니까?: IEC 60664-1은 전기 공급원점에 가까운 설치에 대해 더 높은 Uimp를 요구합니다. 카테고리 III 산업 환경은 카테고리 II 가전 제품 회로보다 더 심각한 과도 현상에 직면합니다. Uimp가 부적절한 장비는 누적 절연 저하 및 예기치 않은 고장을 겪습니다.
올바른 접근 방식: 먼저 설치 카테고리를 결정한 다음 적절한 Uimp를 가진 장비를 선택하십시오. 대부분의 산업 응용 분야 (카테고리 III)의 경우 Uimp ≥ 8 kV를 지정하십시오. 서비스 입구 장비 (카테고리 IV)의 경우 Uimp ≥ 12 kV를 사용하십시오.
실수 4: 연면 거리에 대한 오염도의 영향 간과
오류: 환경 오염을 고려하지 않고 전압 등급만을 기준으로 장비를 선택하는 경우.
왜 잘못되었습니까?: 오염도가 높을수록 전도성 부품 간 더 큰 연면 거리가 필요합니다. 오염도 2(깨끗한 제어 캐비닛)에 적합한 장비는 오염도 3(먼지/습기가 있는 산업 환경)에 대한 연면 거리가 부족할 수 있습니다. 이는 트래킹 및 섬락 고장을 유발합니다.
올바른 접근 방식: 환경을 솔직하게 평가하고(대부분의 산업 현장은 오염도 2가 아닌 3임), 오염도에 적합한 Ui 및 검증된 연면 거리를 가진 장비를 선택하십시오. 확실하지 않은 경우 다음으로 높은 Ui 등급을 지정하여 적절한 간격을 확보하십시오.
실수 5: 전류 정격이 전압에 독립적이라고 가정
오류: Ue 400V에서 Ie 95A로 정격된 접촉기를 선택하고 Ue 690V에서도 동일한 95A 기능을 기대하는 경우.
왜 잘못되었습니까?: 전압이 높을수록 접점 아크 차단에 더 큰 스트레스가 가해집니다. 접촉기 및 스위치는 일반적으로 전압이 높을수록 전류 용량이 감소합니다. 데이터시트에는 여러 Ue/Ie 조합이 나열되어 있으며 Ue가 증가함에 따라 Ie 값이 감소합니다.
올바른 접근 방식: 항상 특정 작동 전압에서 전류 정격을 읽으십시오. 690V 작동을 위해 설계하는 경우 Ue 400V에서 선언된 (더 높은) 값이 아닌 Ue 690V에서 선언된 Ie 값을 사용하십시오.
실수 6: 주거용 및 산업용 장비 혼용
오류: 비용을 절감하기 위해 산업 제어 패널에 주거용 MCCB(정격 Uimp 6 kV)를 지정하는 경우.
왜 잘못되었습니까?: 주거용 장비는 낮은 과도 노출이 있는 카테고리 II 애플리케이션에 대해 테스트 및 인증되었습니다. 산업 환경(카테고리 III/IV)은 주거용 장비의 설계 범위를 초과합니다. 주거용 및 산업용 구성 요소를 혼합하면 조정 격차 및 규정 준수 문제가 발생합니다.
올바른 접근 방식: 장비 등급을 설치 유형과 일치시키십시오. 공장, 플랜트 및 고정 건물 설치에는 산업용 등급 구성 요소(최소 Uimp 8 kV)를 사용하십시오. 실제 주거용 애플리케이션에는 주거용 등급 장비(Uimp 4-6 kV)를 예약하십시오.
실수 7: 교체 장비 정격 확인을 잊는 경우
오류: 전류 정격은 일치하지만 전압 정격이 낮은 “동등한” 장치로 고장난 장비를 교체하는 경우.
왜 잘못되었습니까?: 원래 장비는 완전한 전압 정격(Ue, Ui, Uimp)으로 지정된 이유가 있습니다. 부적절한 Ui 또는 Uimp를 가진 교체 장치는 물리적으로 맞고 처음에는 작동할 수 있지만 전기적 스트레스 하에서 조기에 고장날 수 있습니다.
올바른 접근 방식: 모든 전압 정격을 포함하여 원래 장비 사양을 문서화하십시오. 교체품이 전류 용량 및 물리적 공간뿐만 아니라 세 가지 정격(Ue, Ui, Uimp)을 모두 충족하거나 초과하는지 확인하십시오.
결론
Ue, Ui 및 Uimp는 동일한 것을 나타내는 세 가지 방법이 아닙니다. 이는 작동 기능(Ue), 절연 강도(Ui) 및 과도 서지 내성(Uimp)과 같은 다양한 전기적 스트레스를 다루는 세 가지 개별 측정값입니다. 장비 선택에는 시스템 전압, 설치 범주 및 환경 조건에 대한 세 가지 모두를 평가해야 합니다.
“Ue 400V, Ui 690V, Uimp 8kV”를 표시하는 MCCB와 “Ue 690V, Ui 800V, Uimp 6kV”를 표시하는 MCCB 중 어느 것이 400V 시스템에 적합한가라는 첫 번째 질문에 대한 명확한 답변이 있습니다. 첫 번째 MCCB는 적절한 절연 마진(Ui 690V)과 카테고리 III 설치에 적합한 산업용 등급 서지 내성(Uimp 8 kV)으로 작동 전압(Ue 400V)과 일치합니다. 두 번째 MCCB는 작동 전압에 대해 과도하게 지정되었고(Ue 690V가 400V 필요를 초과함) 서지 보호에 대해 과소하게 지정되었습니다(Uimp 6 kV는 산업 카테고리 III에 대해 미미함). 첫 번째 장치가 올바른 선택입니다.
적절한 사양은 체계적인 평가를 의미합니다. 최소 Ue를 결정하기 위해 시스템 전압을 식별하고, 필요한 Uimp를 정의하기 위해 설치 범주를 분류하고, Ui 및 연면 거리 적절성을 검증하기 위해 오염도를 평가하고, 작동 전압에서 전류 정격을 교차 확인합니다. 정격이 미미한 경우 다음으로 높은 표준 값을 지정하십시오. 전압 정격을 과도하게 엔지니어링하는 데 드는 비용은 조기 고장 및 긴급 교체 비용보다 훨씬 저렴합니다.
가장 중요한 것은 선택 사항을 문서화하는 것입니다. Ue, Ui 및 Uimp를 보여주는 장비 데이터시트는 테스트되고 인증된 성능을 나타냅니다. 이러한 세 가지 숫자는 장치가 오늘날의 정상 상태 작동뿐만 아니라 수년간의 전압 변동, 환경 오염 및 과도 서지를 포함하여 애플리케이션의 완전한 전기적 스트레스 프로필을 처리할 수 있는지 여부를 알려줍니다. 올바르게 읽고 신중하게 지정하면 전기 시스템이 해당 표준이 약속하는 안정적인 성능을 제공합니다.
