화요일 오후 3시 47분. 부엌에 들어서니 냉장고가 작동하지 않는 것을 발견했습니다. 아무 소리도 나지 않습니다. 회로 차단기 패널을 확인하니 모든 차단기가 ON 위치에 있고, 있어야 할 곳에 정확히 있습니다. 냉장고 차단기를 껐다가 다시 켜 보지만, 아무 반응이 없습니다. 완전히 멈췄습니다.
다음 날 아침 HVAC 기술자가 도착하여 압축기 커버를 열고 고개를 저으며 판정을 내립니다. “압축기가 망가졌습니다. 권선이 탔습니다. 교체 비용은 부품비 1,850달러에 인건비가 추가됩니다. 냉장고가 12년이나 되었으니 전체를 교체해야 할 때가 된 것 같습니다. 3,200달러 정도 예상하시면 됩니다.”
당신은 모든 것을 드러내는 질문을 합니다. “그런데 왜 차단기가 트립되지 않았죠?”
“왜냐하면,” 그가 말합니다. “차단기는 과전류로부터 보호합니다. 이것은 전압 부족으로 인해 고장 났습니다. 어제 폭풍우 동안 정전이 있었을 겁니다. 압축기가 계속 작동하려고 했지만, 낮은 전압에서는 충분한 토크를 생성할 수 없었고, 30초 동안 과도한 전류를 끌어와 과열되었습니다. 고장이 발생했을 때는 이미 손상이 완료된 후였습니다.”
회로 차단기는 전류가 정격 전류를 초과할 때 트립되도록 설계된 대로 정확히 작동했습니다. 그러나 전압 강하는 차단기를 트립시킬 만큼 충분히 빠르게 과전류를 생성하지 못하는 경우가 있습니다. 장비를 서서히 손상시킬 만큼의 전류만 생성합니다. 이것이 바로 전압 사각지대—종합적인 과전류 보호(차단기, 퓨즈)와 제로 전압 이벤트 보호의 조합입니다. 그리고 전압 이상은 유틸리티가 얼마나 안정적으로 보이는지에 관계없이 일반적인 주거 지역에서 연간 10~40회 발생합니다.
빠른 답변: 과전압 및 부족 전압 보호기가 실제로 하는 일
과전압 및 부족 전압 보호기는 전기 공급 전압을 지속적으로 측정하고 전압이 안전 범위(너무 높거나(과전압) 너무 낮음(부족 전압))를 벗어나면 장비를 자동으로 분리하는 모니터링 장치입니다. 전압이 정상으로 돌아온 후 미리 설정된 시간(일반적으로 30초에서 3분) 동안 안정화되면 장치가 자동으로 전원을 다시 연결합니다.
대부분의 주택 소유자와 전기 기술자가 놓치는 중요한 차이점은 다음과 같습니다. 회로 차단기 및 퓨즈는 과도한 전류 흐름에 반응합니다.. 전압 보호기는 비정상적인 전압에 반응합니다. 전류와 관계없이. 전압을 85V(120V 회로에서)로 떨어뜨리는 정전은 15A 또는 20A 차단기를 몇 분 동안 트립시킬 만큼 충분한 추가 전류를 끌어오지 못할 수 있지만, 모터 권선과 전자 장치에 즉시 손상을 주기 시작합니다. 최소 102V(120V의 85%)로 설정된 전압 보호기는 0.5~2초 내에 연결을 끊어 손상을 완전히 방지합니다.
과전압 및 부족 전압 보호기는 다른 일반적인 보호 장치와 어떻게 다릅니까?
| 보호 장치 | 감지 대상 | 트립 조건 | 예방 대상 | 놓치는 부분 |
|---|---|---|---|---|
| 회로 차단기 | 과도한 전류 | 전류가 차단기 정격을 초과함 | 전선 과열, 단락 | 전압 강하, 정전, 지속적인 과전압 |
| 서지 보호기(MOV) | 전압 스파이크 | 과도 전압 스파이크(>330V) | 낙뢰 서지, 스위칭 과도 현상 | 지속적인 부족/과전압, 정전, 플로팅 중성선 |
| GFCI 차단기 | 접지 오류 전류 | 활선과 중성선 간의 불균형 | 접지 오류로 인한 감전 | 모든 전압 문제 |
| 과전압/부족 전압 보호기 | 비정상적인 전압 | 전압이 설정점 범위를 벗어남 | 정전 손상, 지속적인 과전압, 개방 중성선 | 과전류 오류(이를 위해서는 차단기가 필요함), 짧은 과도 현상 |
사각지대를 확인하십시오. 차단기는 전압을 감지할 수 없습니다. 서지 보호기는 짧은 스파이크만 포착합니다. 30초 정전으로 인한 느린 손상이나 지속적인 132V 과전압으로 인한 장비 스트레스로부터 보호하지 못합니다. 바로 이 때문에 과전압 및 부족 전압 보호기가 제 역할을 하는 것입니다.
이러한 장치는 자동 전압 스위처(AVS), 전압 모니터 또는 전압 보호 릴레이라고도 합니다. 주거 및 경상업 환경에서는 일반적으로 개별 회로(에어컨, 냉장고), 가전 제품 부하 또는 전체 하위 패널을 보호합니다. 설치는 간단합니다. 대부분의 모델은 부하와 직렬로 연결(차단기와 장비 사이)되며 조정 가능한 전압 임계값과 재연결 지연 시간이 포함됩니다.
전압 사각지대: 회로 차단기가 전압 문제를 감지할 수 없는 이유
주거용 전기 패널을 열어보면 포괄적인 과전류 보호 장치를 찾을 수 있습니다. 도체 전류 용량에 맞게 크기가 조정된 회로 차단기(14 AWG 전선에는 15A, 12 AWG에는 20A, 10 AWG에는 30A), 욕실 및 주방의 GFCI 보호, 침실의 AFCI 보호 등이 있습니다. 현재 보호 체계는 일반적으로 견고합니다. 그러나 전압 보호에 대해 물어보면 침묵이 흐릅니다.
This is 전압 사각지대—대부분의 가정에서는 하나의 고장 모드(과도한 전류)에 대해 철저히 보호하면서 가전 제품과 전자 장치를 똑같이 파괴적인 다른 고장 모드(비정상적인 전압)에 완전히 취약하게 방치합니다. 회로 차단기가 “모든 것”을 처리한다고 가정합니다. 그렇지 않습니다.
주거용 전력에서 전압 이벤트가 발생하는 원인
전압 이상은 세 가지 주요 원인에서 발생하며, 이 중 어느 것도 회로 차단기를 트립시키는 데 필요한 과전류를 생성하지 않습니다.
정전 및 전압 강하(부족 전압): 일시적인 전압 강하로, 일반적으로 정상 전압의 70~90%까지 떨어지며 몇 초에서 몇 분 동안 지속됩니다. 피크 수요(모두가 에어컨을 켜는 더운 여름 오후), 거리에서 큰 모터 시동(이웃의 우물 펌프, 도로 아래 산업 시설), 유틸리티 변압기 스위칭 또는 배전선에 대한 폭풍 피해로 인해 유틸리티 장비 과부하가 발생합니다. 차단기는 오류를 감지하지 못합니다. 전압이 장비에 정격 전력을 공급할 만큼 충분히 높지 않습니다.
지속적인 과전압: 전압이 정상 전압의 105~130%로 증가하여 몇 초에서 몇 시간 동안 지속됩니다. 유틸리티 전압 조정기 고장, 너무 높은 변압기 탭 설정 또는 악몽 같은 시나리오인플로팅 중성선. 중성선 도체가 열리면(연결 부위의 부식, 느슨한 전선, 손상된 서비스 드롭) 전류가 중성선 경로를 통해 돌아올 수 없습니다. 분할 위상 120/240V 서비스에서는 한 레그가 과전압을 보고 다른 레그가 부족 전압을 동시에 보는 전압 분배기가 생성됩니다. 실제 사례에서는 한 레그에서 165V, 다른 레그에서 75V가 기록되었습니다. 활선 레그 사이의 240V는 정상으로 유지되므로 각 레그를 중성선에 측정할 때까지 문제가 명확하지 않습니다. 165V 레그의 전자 장치는 즉시 고장 납니다. 75V 레그의 모터는 정지하고 과열됩니다.
낙뢰 및 스위칭 과도 현상: 낙뢰 또는 유틸리티 커패시터 스위칭으로 인한 매우 짧은(마이크로초에서 밀리초) 전압 스파이크. 서지 보호기(MOV)는 이러한 대부분을 처리하지만 스파이크가 지속되면(수백 밀리초) MOV가 과열되어 고장 나고 장비가 노출됩니다.
전압 스트레스 하에서 장비가 고장 나는 이유
전압 편차는 과전류와 완전히 독립적인 메커니즘을 통해 장비를 파괴합니다.
부족 전압 하의 모터 및 압축기: 전압이 85%로 떨어지면 모터의 전자기 토크는 대략 72%로 떨어집니다(토크 ∝ V²). 냉장고 압축기 또는 AC 응축기는 시동하려고 하지만 기계적 부하를 극복할 수 없습니다. 일반적으로 정상 작동 전류의 5~7배인 고정 로터 전류를 끌어와서 윙윙거리고 뜨거워집니다. 압축기의 내부 열 과부하 might 30~60초 후에 트립되지만, 그때까지 권선은 140~180°C에 도달하여 절연을 저하시키고 수명을 단축시킵니다. 이 과정을 몇 번 반복하면 압축기가 영구적으로 고장 납니다.
15A 또는 20A 회로 차단기? 30~40A(고정 로터 전류)를 잠시 감지하지만, 열 요소가 트립되려면 지속적인 과전류가 필요합니다. 일반적으로 135% 부하에서 2~5분입니다. 압축기의 내부 과부하가 먼저 트립되지만 손상은 이미 누적되고 있습니다.
과전압 하의 전자 장치: 최신 가전 제품의 전원 공급 장치, LED 드라이버 및 제어 보드는 특정 전압 범위(일반적으로 120V 회로에서 90~132V)로 정격화됩니다. 전압이 132V 이상(110% 과전압)으로 상승하면 설계 한계 또는 그 이상으로 구성 요소에 스트레스를 가하는 것입니다. 전해 커패시터가 과열되어 고장 납니다. 전압 조정기가 종료되거나 래치업됩니다. 마이크로컨트롤러가 래치업되거나 메모리 손상을 겪습니다. 고장이 즉시 발생하지 않을 수 있지만 130V에서 매 시간마다 구성 요소 노화가 가속화됩니다.
플로팅 중성선 악몽: 이는 최악의 시나리오입니다. 서로 다른 회로에서 과전압과 부족 전압이 동시에 발생하기 때문입니다. 패널의 절반은 140~165V를 보고 TV, 컴퓨터 및 LED 전구를 즉시 고장 냅니다(연기, 탄 전자 장치 냄새, 차단기는 여전히 ON). 다른 절반은 75~90V를 보고 모터가 정지하고 조명이 어두워지며 냉장고가 윙윙거리지만 작동하지 않습니다. 전류가 정격을 초과하지 않으므로 회로 차단기가 트립되지 않지만 가전 제품의 절반이 몇 분 안에 고장 납니다.
프로 끝#1: 전압 사각지대는 현실입니다. 회로 차단기는 화재가 이미 맹렬히 타오를 때만 작동하는 연기 감지기입니다. 전압 보호기는 조기 경보 시스템입니다. 파괴적인 2차 효과(모터 정지, 구성 요소 과전압)를 일으키기 전에 문제(비정상적인 전압)를 감지합니다. 60~150달러의 전압 보호기는 3,000달러의 가전 제품 교체를 방지할 수 있습니다.
과전압 및 부족 전압 보호기의 작동 원리: 감지, 비교 및 차단
과전압 및 부족 전압 보호기는 감지, 임계값 비교, 시간 지연 및 부하 차단/재연결의 네 가지 순차적 단계를 통해 작동합니다. $60 플러그인 AVS 장치 또는 $200 DIN 레일 릴레이를 보더라도 원리는 동일합니다.
1단계: 지속적인 전압 모니터링
보호기의 감지 회로는 전기 공급 전압을 지속적으로 측정합니다. 단상 주거용 애플리케이션(120V 또는 240V)의 경우 장치는 선간-중성선 전압을 모니터링합니다. 대부분의 소비자 장치는 브라운아웃 및 서지를 포착할 수 있을 만큼 충분히 빠른 속도(초당 여러 번)로 전압을 샘플링하지만 무해한 짧은 과도 현상(마이크로초)은 필터링합니다.
최신 장치는 파형이 완벽한 사인파가 아닌 경우에도 유효 전압을 정확하게 나타내는 실효 전압(RMS)을 측정하는 정밀 전압 감지 회로를 사용합니다. 이는 스위칭 전원 공급 장치와 LED 조명이 많은 가정에서 흔히 발생합니다.
2단계: 임계값 비교
측정된 전압은 사전 설정된 상한 및 하한 임계값과 지속적으로 비교됩니다. 이러한 임계값은 허용 가능한 전압 범위를 정의합니다. 일반적인 120V 회로의 경우 일반적인 공장 설정은 다음과 같습니다.
- 부족 전압 임계값: 96-102V (공칭 전압의 80-85%)
- 과전압 임계값: 132-140V (공칭 전압의 110-117%)
이는 안전한 전압 범위(예: 102V ~ 132V)를 만듭니다. 공급 전압이 이 범위 내에 있는 한 보호기는 비활성 상태로 유지되고 전력이 장비로 정상적으로 흐릅니다. 전압이 102V 아래로 떨어지거나 132V 위로 올라가는 순간 보호기의 내부 논리는 비정상적인 상태를 인식하고 시간 지연 카운트다운을 시작합니다.
This is 80/110 범위—일반적인 업계 경험 법칙입니다. 부족 전압 보호는 일반적으로 공칭 전압의 80-85%로 설정됩니다(불필요한 트립 없이 약간의 전압 강하를 허용). 과전압 보호는 공칭 전압의 110-120%로 설정됩니다(절연 스트레스가 누적되기 전에 지속적인 과전압을 포착). 이는 보편적인 표준이 아니라 일반적인 기기 허용 오차를 기반으로 한 실용적인 시작점입니다.
많은 전압 보호기는 다이얼, DIP 스위치 또는 버튼을 통해 조정 가능한 임계값을 제공합니다. 이를 통해 범위(서버 또는 의료 기기와 같은 민감한 장비의 경우)를 좁히거나 약간 넓힐 수 있습니다(잦은 경미한 전압 변동이 있는 지역에서 불필요한 트립을 줄이기 위해).
그림 1: 안전 작동 범위(녹색 영역: 120V 공칭 시스템의 경우 96-144V)와 장비 손상이 발생하는 위험 영역을 보여주는 80/110 전압 보호 범위. 96V 미만의 부족 전압은 모터 정지 및 압축기 손상을 유발합니다. 144V 초과의 과전압은 전자 부품 노화 및 고장을 가속화합니다. 대부분의 주거용 전압 보호기는 이 범위를 시작점으로 사용하며 특정 장비 요구 사항에 따라 조정 가능한 임계값을 사용합니다.
3단계: 시간 지연 논리
여기서 전압 보호기는 정교함을 얻습니다. 바로 시간 지연 기능입니다. 지연이 없으면 모든 짧은 유틸리티 스위칭 이벤트 또는 순간적인 전압 강하로 인해 회로가 트립됩니다. 이는 불필요한 가동 중지 시간, 좌절감을 느끼는 사용자 및 지속적인 사이클링으로 인한 릴레이 접점 마모로 이어집니다.
시간 지연은 비정상적인 전압이 지정된 기간 동안 지속되는 경우에만 보호기가 연결을 끊도록 합니다. 이것이 바로 피해야 할 핵심입니다. 불필요한 트립 함정: 지연을 너무 짧게 설정하면 무해한 과도 현상(짧은 모터 시동, 유틸리티 스위칭)으로 인해 트립됩니다. 너무 길게 설정하면 손상을 일으키는 전압 스트레스가 지속되도록 허용합니다.
일반적인 시간 지연 범위:
- 부족 전압 차단 지연: 0.5 ~ 2.0초(짧은 전압 강하를 통과시키고 지속적인 브라운아웃 시 트립)
- 과전압 차단 지연: 0.1 ~ 1.0초(과전압 손상이 더 빨리 발생하므로 더 빠른 응답)
- 재연결 지연: 30초 ~ 5분(재가동 전에 전압이 안정화되도록 보장, 압축기 보호에 중요 - 모터를 손상시키는 단기 사이클 재시작 방지)
대부분의 주거용 AVS 장치는 합리적인 지연(예: 0.5초 차단, 3분 재연결)으로 공장 설정되어 있으며 다이얼 또는 버튼을 통해 조정을 제공합니다. 3분 재연결 지연은 특히 냉장고 및 에어컨에 중요합니다. 이는 전원 중단 직후 압축기가 즉시 다시 시작되는 것을 방지하여 냉매 압력이 균등화되지 않은 경우 압축기가 손상될 수 있습니다.
4단계: 차단 및 자동 재연결
시간 지연이 만료되고 전압 상태가 지속되면 보호기는 부하를 차단합니다. 어떻게?
직렬 연결 AVS 장치 (기기 보호기)는 내부 릴레이 또는 접촉기 를 사용하여 공급 장치와 부하 사이의 회로를 물리적으로 엽니다. 장치는 인라인에 위치합니다. 공급 장치가 입력에 연결되고 기기가 출력에 연결됩니다. 전압이 나빠지면 릴레이가 열리고 장비는 0V 전압을 받습니다. 안전합니다.
DIN 레일 전압 모니터링 릴레이 (패널 장착 장치)는 외부 제어 장비에 신호를 보내는 출력 접점(일반적으로 SPDT: 단극 쌍투)을 제공합니다. 이 접점을 회로 차단기의 션트 트립, 접촉기 코일 또는 제어 시스템 입력에 연결합니다. 릴레이 자체는 부하 전류를 전달하지 않고 트립 신호만 보냅니다.
차단 후 보호기는 계속해서 공급 전압을 모니터링합니다. 전압이 허용 가능한 범위로 돌아오면 그리고 재연결 지연 기간 동안 안정적으로 유지되면 장치가 자동으로 릴레이를 닫아 전원을 복원합니다. 수동으로 재설정할 필요가 없습니다. 자동 복구입니다.
일부 장치에는 수동 오버라이드 버튼(강제 재연결, 강제 차단)과 현재 전압 상태(정상, 부족 전압, 과전압, 차단)를 보여주는 상태 LED가 포함되어 있습니다. 고급 모델에는 서지 억제(통합 MOV 보호), 중성선 손실 감지(중성선 연결이 끊어지면 회로를 엽니다.) 및 실시간 전압을 보여주는 디지털 디스플레이와 같은 기능이 추가되었습니다.
Pro-Tip#2: 재연결 지연은 차단 임계값만큼 중요합니다. 압축기와 모터는 냉매 압력을 균등화하고 열 조건을 안정화하는 데 시간이 필요합니다. 3분 재연결 지연은 단기 사이클 손상을 방지합니다. 이는 AC 압축기 및 냉장고의 #1 킬러입니다. 전압 보호기를 조정할 수 있는 경우 모터 부하의 경우 이 지연을 2분 미만으로 줄이지 마십시오.
그림 2: 과전압 및 부족 전압 보호기의 4단계 작동. 장치는 지속적으로 전압을 모니터링하고(1단계), 측정된 값을 사전 설정된 임계값과 비교하고(2단계), 짧은 과도 현상으로 인한 불필요한 트립을 방지하기 위해 시간 지연을 적용하고(3단계), 지속적인 전압 이벤트 중에 부하를 차단하고 전압이 안정화된 후 자동으로 다시 연결합니다(4단계). 이 시퀀스는 불필요한 전원 중단을 최소화하면서 장비 손상을 방지합니다.
이러한 장치가 방지하는 실제 시나리오
전압 보호기는 이론적인 보험이 아니라 특정 문서화된 장비 고장을 방지합니다. 다음은 비용을 여러 번 회수하는 시나리오입니다.
시나리오 1: 여름철 브라운아웃 및 AC 압축기 고장
7월 중순 폭염. 거리의 모든 집에서 에어컨을 최대 용량으로 가동하고 있습니다. 유틸리티 배전 변압기는 150kVA로 정격되어 있지만 현재 175kVA를 제공하고 있습니다. 전압은 오후 피크 시간 동안 45분 동안 105-108V(12-10% 낮음)로 떨어집니다. AC 응축기 팬이 천천히 작동합니다. 압축기가 시동을 시도하지만 최대 토크를 개발할 수 없고 고정자 구속 전류를 끌어오고 내부 열 과부하가 트립됩니다. 장치가 사이클링됩니다. 시동을 시도하고 과열되고 트립되고 냉각되고 다시 시도합니다. 3회 사이클 후 압축기 권선은 절연이 파괴되기 시작할 만큼 충분한 열 스트레스를 축적했습니다.
15A 차단기? 전혀 움직이지 않았습니다. 전류는 높았지만 트립될 만큼 오랫동안 지속되지 않았습니다.
1초 지연으로 102V(85%)로 설정된 전압 보호기는 낮은 전압의 첫 번째 초 후에 AC 연결을 끊어 손상을 일으키는 세 번의 재시작 시도를 모두 방지했을 것입니다. 전압이 정상으로 돌아오면 3분 재연결 지연으로 인해 압축기가 정상 전압에서 열 스트레스 없이 한 번만 다시 시작됩니다.
회피된 비용: $2,400-$4,500(압축기 교체 및 인건비).
시나리오 2: 플로팅 중성선 악몽
웨더헤드(서비스 드롭이 가정의 계량기 베이스에 연결되는 곳)의 부식된 중성선 연결이 완전히 열립니다. 분할 위상 120/240V 서비스(180° 위상이 다른 두 개의 120V 핫 레그, 중성선 복귀)가 있습니다. 중성선이 열리면 두 레그는 가정의 부하를 통해 직렬 회로가 됩니다. 한 레그에 1,500W의 부하(LED 조명, TV, 컴퓨터)가 있고 다른 레그에 3,000W(냉장고, 전자레인지, AC)가 있는 경우 전압이 고르지 않게 분할됩니다.
문서화된 사례의 실제 측정: 가벼운 부하 레그에서 165V, 무거운 부하 레그에서 75V. 240V 레그 간 전압은 정상으로 유지되므로 240V 건조기 및 레인지는 정상적으로 작동하여 문제를 가립니다.
165V 레그: 모든 LED 전구가 터집니다(서지, 어둠). TV의 전원 공급 장치가 터지고 타는 냄새가 나면서 고장납니다. 컴퓨터의 마더보드가 손상됩니다. 스마트 온도 조절 장치가 녹습니다. 총 손상: $1,200-$3,500.
75V 레그: 냉장고 압축기가 윙윙거리지만 시동되지 않습니다. 전자레인지가 절반 전력으로 작동합니다. AC 응축기가 시동되지 않습니다. 즉각적인 손상은 없지만 몇 시간 동안 방치하면 반복적인 정지 시도로 인해 냉장고 압축기가 타버립니다.
중성선 손실 감지 기능이 있는 전압 보호기(고품질 AVS 장치에서 일반적)는 한 레그가 높고 다른 레그가 낮거나 중성선 연속성을 직접 모니터링하여 이 상태를 즉시 감지합니다. 보호기는 0.5-1초 이내에 열려 손상이 발생하기 전에 모든 장비를 격리합니다. 전기 기술자가 중성선 연결을 수정하면 보호기가 전압이 안정화된 후 자동으로 다시 연결됩니다.
회피된 비용: $1,200-$5,000+(여러 기기 및 전자 제품 교체).
그림 3: 분할 위상 120/240V 서비스에서 중성선 도체가 열릴 때 동시 과전압 및 부족 전압을 보여주는 플로팅 중성선 시나리오. 가벼운 부하 레그는 165V(빨간색)를 받아 전자 제품이 즉시 손상되는 반면 무거운 부하 레그는 75V(주황색)로 떨어져 모터가 정지합니다. 라인 간 전압은 240V로 정상으로 유지되어 장비가 고장날 때까지 문제를 가립니다. 중성선 손실 감지 기능이 있는 전압 보호기는 이 치명적인 고장 모드를 방지합니다.
시나리오 3: 유틸리티 전압 조정기 고장
배전 피더의 로컬 유틸리티 자동 전압 조정기(AVR)가 긴 시골 피더 끝에서 전압 강하를 보상하기 위한 “부스트” 위치에서 고장납니다. 하지만 변전소에 가까이 있으므로 부스트가 필요하지 않습니다. 이제 가정은 유틸리티가 고객 불만에 응답할 때까지 6시간 동안 지속적으로 126-130V(5-8% 높음)를 받습니다.
즉각적인 치명적인 고장은 없습니다. 하지만 128V에서 매시간마다 다음의 노화가 가속화됩니다.
- LED 드라이버 커패시터(120V ± 10%용으로 설계됨)
- 냉장고 제어 보드
- TV 전원 공급 장치
- 컴퓨터 전원 공급 장치
- 배터리 충전기 및 전원 어댑터
일반적으로 “120V, 60Hz”로 정격된 장치는 108-132V의 허용 범위를 가집니다. 128-130V에서는 상한선 또는 그 이상입니다. 부품이 더 뜨거워집니다. 전해 콘덴서는 수명이 기하급수적으로 단축됩니다(온도가 10°C 증가할 때마다 수명이 50% 감소). 6시간의 과전압 이벤트가 당장에는 아무것도 손상시키지 않을 수 있지만, 가정 내 모든 전자 장치의 수명을 몇 주 또는 몇 달 단축시킵니다.
0.5초 지연으로 132V(±10%)로 설정된 전압 보호기는 지속적인 과전압 발생 후 1초 이내에 장비를 분리했을 것입니다. 유틸리티 전압이 정상으로 돌아오면 장비가 다시 연결되어 노화, 스트레스, 수명 단축이 없습니다.
회피 비용: 정확하게 정량화하기는 불가능하지만, 가속화된 노화를 피하면 가정 내 모든 전자 장치의 수명이 몇 달에서 몇 년까지 연장됩니다. 보수적으로: 5-10년 동안 장비 수명 연장으로 ₩500,000-₩2,000,000.
프로 끝#3: 전압 보호기는 고가의 모터 부하(중앙 에어컨, 수영장 펌프, 우물 펌프)와 민감한 전자 제품(홈 시어터, 컴퓨터, 스마트 홈 시스템)이 있는 가정에 특히 중요합니다. 노후화된 유틸리티 인프라, 잦은 폭풍 또는 불안정한 전력 품질이 있는 지역에 거주하는 경우 ₩60,000-₩150,000의 전압 보호 투자는 단 한 번의 장비 고장을 예방하는 것만으로도 그 가치를 충분히 합니다.
전압 보호기 유형: AVS 대 DIN 레일 릴레이
과전압 및 부족 전압 보호기는 두 가지 주요 범주로 제공되며, 각 범주는 서로 다른 설치 시나리오 및 사용자 요구에 맞게 설계되었습니다.
자동 전압 스위처(AVS) – 가전 제품 등급 보호
AVS 장치는 특정 가전 제품 또는 회로의 플러그 앤 플레이 보호를 위해 설계된 직렬 연결 장치입니다. 입력 전원 코드와 출력 콘센트(또는 하드와이어 단자)가 있는 작은 정션 박스처럼 보입니다.
설치 방법: AVS는 회로 차단기와 보호되는 부하 사이에 연결됩니다. 창문형 에어컨의 경우 AVS를 벽면 콘센트에 꽂은 다음 에어컨을 AVS에 꽂습니다. 중앙 에어컨 또는 하드와이어 가전 제품의 경우 전기 기술자가 장비 근처의 정션 박스에서 AVS를 인라인으로 설치합니다.
일반적인 사양:
- 전압 정격: 120V 또는 240V 단상
- 전류 정격: 15A ~ 100A(모델에 따라 다름)
- 부족 전압 임계값: 85-95V(120V 시스템), 일반적으로 고정 또는 2 위치 조정 가능
- 과전압 임계값: 135-145V(120V 시스템), 일반적으로 고정
- 재연결 지연: 다이얼 또는 버튼을 통해 30초 ~ 5분 조정 가능
- 추가 기능: 서지 억제(통합 MOV), 중성선 손실 감지, LED 상태 표시기, 수동 오버라이드 버튼
일반적인 응용 분야:
- 중앙 에어컨 및 히트 펌프 보호
- 냉장고 및 냉동고 보호
- 우물 펌프 및 수영장 펌프 보호
- 전체 회로 보호(전체 영역을 보호하기 위해 서브 패널에 설치)
- RV 및 이동 주택 전원 입력 보호
장점: 쉬운 설치(플러그인 모델의 경우 DIY 친화적), 올인원 솔루션, 사용자 친화적인 컨트롤 및 표시기, 일반적으로 서지 보호 및 중성선 손실 감지 기능 포함.
단점: 각 장치는 하나의 부하 또는 회로를 보호합니다(전체 주택 보호를 위해서는 여러 장치가 필요함), DIN 레일 릴레이에 비해 조정 가능성이 제한적이며, 직렬 연결은 장치가 전체 부하 전류를 전달해야 함을 의미합니다(적절한 전류 정격 필요).
가격 범위: 전류 정격 및 기능에 따라 ₩60,000-₩250,000. 중앙 에어컨용 일반적인 30A AVS는 ₩80,000-₩120,000입니다.
DIN 레일 전압 모니터링 릴레이 – 패널 통합
DIN 레일 릴레이는 전기 패널 또는 제어 인클로저 내부의 표준 DIN 레일에 장착하도록 설계된 소형 모듈입니다. 부하 전류를 전달하지 않고 외부 제어 장치(접촉기, 차단기 션트 트립)에 신호를 보내는 출력 접점을 제공합니다.
[DIN 레일 전압 모니터링 릴레이 이미지]
설치 방법: 릴레이는 DIN 레일 귀하의 전기 패널. 에 장착됩니다. 감지 단자는 모니터링되는 전압(라인-중성선 또는 라인-라인)에 걸쳐 연결됩니다. 출력 접점은 제어 회로에 연결됩니다. 예를 들어, 전압이 나빠지면 접점이 열리고 접촉기가 떨어져 부하가 분리되도록 접촉기 코일과 직렬로 연결됩니다.
일반적인 사양:
- 전압 감지 범위: 24-600VAC, 일반적으로 현장에서 선택 가능
- 작동 값 조정: 선택한 범위의 10-100%, 연속적으로 조정 가능하거나 DIP 스위치로 선택 가능
- 히스테리시스: 5-50%, 조정 가능(채터링 방지)
- 시간 지연: 0.1-30초, 조정 가능
- 출력 접점 정격: 250VAC에서 5A(SPDT 릴레이 접점)
- 장착: 35mm DIN 레일(폭 17.5mm 또는 22.5mm)
일반적인 응용 분야:
- 배전반 보호(접촉기 제어를 통해 여러 회로 보호)
- 경상업용 및 소규모 산업용 설치
- 펌프 제어 시스템, HVAC 제어, 관개 시스템
- 이미 접촉기 기반 제어가 있는 장비(릴레이가 기존 제어 로직에 통합됨)
장점: 전기 패널의 유연한 설치, 고도로 조정 가능한 임계값 및 지연, 출력 접점이 기존 제어 시스템과 통합됨, 하나의 릴레이로 여러 회로를 보호할 수 있음(공통 접촉기를 공유하는 경우), 패널 설치 시 전문적인 외관.
단점: 면허가 있는 전기 기술자의 패널 통합이 필요함, 부하 전류를 전달하지 않음(외부 접촉기 또는 차단기 션트 트립 필요), AVS 장치보다 구성이 더 복잡함, 일반적으로 서지 보호 또는 중성선 손실 감지 기능이 없음(별도의 장치 필요).
가격 범위: 기능, 브랜드 및 전압 범위에 따라 ₩80,000-₩300,000. 일반적인 단상 전압 모니터링 릴레이는 ₩120,000-₩180,000입니다.
어떤 유형을 선택해야 할까요?
다음과 같은 경우 AVS 장치를 선택하십시오.
- 특정 가전 제품(에어컨, 냉장고, 냉동고, 우물 펌프)을 보호하려는 경우
- 플러그 앤 플레이 또는 간단한 인라인 설치를 선호하는 경우
- 올인원 보호(전압 + 서지 + 중성선 손실)를 원하는 경우
- DIY 설치 가능한 보호 장치를 찾는 주택 소유자인 경우
다음과 같은 경우 DIN 레일 릴레이를 선택하십시오.
- 새로운 전기 패널을 설계하거나 기존 패널을 업그레이드하는 경우
- 여러 회로에 대한 중앙 집중식 보호를 원하는 경우
- 릴레이가 통합될 수 있는 기존 접촉기 기반 제어가 있는 경우
- 특수 장비에 대한 고도로 조정 가능한 임계값 및 지연이 필요한 경우
- 경상업용 또는 산업용 응용 분야에서 작업하는 경우
고가의 가전 제품을 보호하는 대부분의 주거 사용자의 경우 AVS 장치가 실용적인 선택입니다. 신축 또는 패널 업그레이드 작업을 수행하는 전기 기술자 및 패널 빌더의 경우 DIN 레일 릴레이는 더 많은 유연성과 전문적인 통합을 제공합니다.
설치 및 설정: 80/110 창
과전압 및 부족 전압 보호기를 올바르게 설치하고 구성하면 성가신 트립 없이 보호를 보장할 수 있습니다. 올바르게 수행하는 방법은 다음과 같습니다.
설치 가이드라인
AVS 장치(가전 제품 보호)의 경우:
- 전류 정격 확인: AVS는 보호 대상 장비의 최대 부하 전류 이상으로 정격이 지정되어야 합니다. 11A를 소비하는 13,000 BTU 창문형 에어컨의 경우 15A 또는 20A AVS를 사용하십시오. 30A 차단기가 있는 중앙 에어컨의 경우 30A 또는 40A AVS를 사용하십시오. 릴레이 접점이 과열되어 고장나므로 절대 과소하게 사용하지 마십시오.
- 올바른 극성으로 직렬 연결: AVS 장치는 전원과 부하 사이에 직렬로 연결됩니다. 중요: 라인(활선)을 AVS 입력 LINE 단자에 연결하고 AVS 출력 LOAD 단자를 장비의 라인 연결에 연결합니다. 라인과 부하를 절대 반대로 연결하지 마십시오. AVS가 연결을 끊어도 부하에 전원이 공급되어 감전 위험이 발생합니다. 240V 부하의 경우 두 활선 도체가 모두 AVS를 통과합니다. 중성선과 접지선은 직접 통과합니다(스위칭되지 않음).
- 장착 위치: 상태 LED를 확인하고 조정 컨트롤에 접근할 수 있는 통풍이 잘 되는 위치에 AVS를 설치하십시오. 실외 장비(AC 응축기)의 경우 내후성 인클로저(최소 NEMA 3R)를 사용하여 AVS를 보관하십시오. 벽이나 접근할 수 없는 정션 박스에 묻지 마십시오. 문제 해결 중에 LED를 확인해야 합니다.
- 안전한 배선: 적절한 전선 커넥터(연선-단선 연결용 전선 너트, 단자대용 압착 단자)를 사용하십시오. 단자 나사를 제조업체의 토크 사양(일반적으로 #10-#14 전선의 경우 10-15 in-lb)으로 조이십시오. 연결이 느슨하면 저항, 열 및 전압 강하가 발생합니다. 이는 방지하려는 바로 그 것입니다.
그림 4: 회로 차단기와 보호 부하 간의 직렬 연결을 보여주는 올바른 AVS 장치 설치. 활선 도체(검은색)는 차단기에서 AVS LINE 단자로, AVS LOAD 단자에서 장비로 연결됩니다. 중성선과 접지선은 스위칭되지 않고 통과합니다. 중요한 안전 참고 사항: LINE과 LOAD 연결을 절대 반대로 연결하지 마십시오. AVS가 연결을 끊어도 부하에 전원이 공급되어 감전 위험이 발생하고 보호 기능이 작동하지 않습니다.
DIN 레일 릴레이(패널 통합)의 경우:
- DIN 레일 장착: 전기 패널의 35mm DIN 레일에 릴레이를 끼웁니다. 활선 부스바 위로 손을 뻗지 않고도 LED 표시등을 확인하고 조정 컨트롤에 접근할 수 있는 위치에 배치하십시오.
- 전압 감지 연결: 릴레이의 전압 감지 단자를 모니터링되는 전압에 연결합니다. 라인-중성선 모니터링(대부분의 주거용 120V 애플리케이션에서 일반적)의 경우 L을 활선 부스바에 연결하고 N을 중성선 바에 연결합니다. 라인-라인 모니터링(240V 장비)의 경우 L1과 L2를 두 활선 레그에 모두 연결합니다. 적절한 크기의 전선(일반적으로 #14 또는 #12)을 사용하고 연결이 단단히 조여졌는지 확인하십시오.
- 출력 접점 배선: 릴레이의 SPDT 출력 접점은 제어 회로에 배선됩니다. 일반적인 구성:
- 접촉기 코일과 직렬: 접촉기 코일과 직렬로 연결된 릴레이 NO(상시 열림) 접점. 전압이 정상이면 접점이 닫혀 접촉기에 전원이 공급됩니다. 전압이 불량하면 접점이 열려 접촉기가 떨어지고 부하 연결이 끊어집니다.
- 차단기 션트 트립: 릴레이 NO 접점이 차단기의 션트 트립 코일에 배선됩니다. 전압이 불량하면 접점이 닫혀 션트 트립에 전원이 공급되어 차단기가 열립니다.
- 라벨링: 릴레이에 “전압 모니터 - AC 압축기” 또는 “UV/OV 릴레이 - 회로 12”와 같이 명확하게 라벨을 붙입니다. 미래의 전기 기술자들이 감사할 것입니다.
설정: 80/110 윈도우
80/110 범위 주거용 및 경상업용 전압 보호에 대한 업계 경험 규칙입니다.
- 저전압 임계값: 공칭 전압의 80-85%
- 120V 시스템: 96-102V
- 208V 시스템: 166-177V
- 240V 시스템: 192-204V
이 범위는 트립 없이 정상적인 전압 강하(전선 저항, 유틸리티 규정)를 허용하면서 장비를 손상시키는 정전을 포착합니다.
- 과전압 임계값: 공칭 전압의 110-120%
- 120V 시스템: 132-144V
- 208V 시스템: 229-250V
- 240V 시스템: 264-288V
이 범위는 커패시터 스위칭 또는 모터 턴오프로 인한 짧은 전압 서지를 허용하면서 지속적인 과전압(조정기 고장, 플로팅 중성선)을 포착합니다.
연결 해제 지연 설정:
- 저전압: 0.5-2.0초. 1.0초부터 시작하십시오. 민감한 전자 장치가 있는 경우 0.5초로 조이십시오. 짧은 유틸리티 스위칭 이벤트로 인해 오작동이 발생하는 경우 2.0초로 늘리십시오.
- 과전압: 0.3-1.0초. 0.5초부터 시작하십시오. 과전압 손상은 저전압 열 손상보다 빠르게 발생하므로 더 짧은 지연을 사용하십시오.
재연결 지연 설정:
- 모터 부하(AC, 냉장고, 펌프): 3-5분. 이는 압축기 보호에 대해 협상의 여지가 없습니다. 단기 사이클 재시작은 압축기를 파괴합니다.
- 비모터 부하(전자 장치, 조명): 30초에서 2분. 이는 전압이 실제로 안정화되었고 진동하지 않는지 확인합니다.
프로 끝#4: 임계값을 설정할 때 먼저 실제 공급 전압을 측정하십시오. “120V” 회로가 지속적으로 118V(유틸리티 규정 또는 긴 서비스 강하)로 실행되는 경우 저전압 임계값을 96V(120V의 80%) 대신 95V(118V의 80%)로 설정하십시오. 명판 전압이 아닌 현실을 기반으로 설정을 설정하십시오. 트루 RMS 멀티미터를 사용하고 피크 부하 시간 동안 보호 장비의 연결 지점에서 측정하십시오.
보호 체계에서 누락된 레이어
첫 번째 시나리오로 돌아가십시오. 회로 차단기가 트립되지 않은 정전으로 인해 $3,200 냉장고 교체. $60-$80 전압 보호기는 저전압 발생 후 1초 이내에 압축기 연결을 끊어 모든 손상을 방지했을 것입니다. 이는 단일 고장을 방지하여 40:1의 투자 수익을 얻는 것입니다.
회로 차단기, GFCI 장치 및 서지 보호기는 필수적이지만 완전하지 않습니다. 그들은 남겨 둡니다 전압 사각지대: 차단기를 트립하는 데 필요한 과전류를 생성하지 않고 장비를 손상시키는 지속적인 전압 이벤트(정전, 과전압, 플로팅 중성선)에 대한 보호가 없습니다. 과전압 및 저전압 보호기는 비정상적인 전압을 감지하는 조기 경고 시스템 역할을 하여 그 간극을 메웁니다. 분기 회로, 콘센트, 또는 직접 배선된 장비에 도달하기 파괴적인 2차 효과를 일으킵니다.
계산은 간단합니다. 전압 장애는 연간 10-40회 발생합니다. 이러한 이벤트의 10%만으로도 보호되지 않은 장비가 손상되는 경우 연간 1-4회의 잠재적 고장이 발생할 수 있습니다. 가장 비싼 세 가지 모터 부하(중앙 AC $3,500, 냉장고 $2,800, 우물/수영장 펌프 $1,200)를 전압 보호기(3개의 30A AVS 장치에 대해 총 $240)로 보호하면 단 하나의 압축기 고장을 방지한 후 투자를 정당화할 수 있습니다. 그 이후에 방지되는 모든 고장은 순수한 절감액입니다.
노후화된 유틸리티 인프라, 잦은 폭풍 또는 전압 관련 장비 고장 이력이 있는 가정의 경우 전압 보호는 선택 사항이 아니라 보호 체계에서 누락된 레이어입니다. 회로 차단기는 과도한 전류로부터 보호합니다. 서지 보호기는 짧은 스파이크를 포착합니다. 전압 보호기는 그 외 모든 것을 처리합니다. 압축기를 손상시키는 지속적인 저전압, 전자 장치를 노화시키는 장기간의 과전압, 몇 분 안에 가전 제품의 절반을 죽이는 플로팅 중성선 악몽.
전압 사각 지대를 닫을 준비가 되셨습니까? 가장 비싼 모터 부하(중앙 AC, 냉장고 또는 우물 펌프)부터 시작하십시오. 적절한 정격의 AVS 장치(차단기의 전류 정격과 일치)를 설치하고 80/110 윈도우를 사용하여 임계값을 설정하고 압축기 보호를 위해 3분 재연결 지연을 구성하고 정상 작동 중에 전압 테스트로 설치를 확인하십시오. 보호된 가전 제품 하나는 발생하기를 기다리는 치명적인 고장 하나를 줄이는 것입니다.
参考标准与来源
- IEC 60364-4-44:2024(저전압 전기 설비 – 전압 장애로부터의 보호)
- IEC 60255-1:2022(측정 릴레이 및 보호 장비 – 공통 요구 사항)
- IEEE C37.2-2022(전력 시스템 장치 기능 번호)
- 제조업체 사양: Sollatek AVS 시리즈, Omron K8AK-VS, 산업 문서
- 실제 사례 연구: 플로팅 중성선 전압 측정, 압축기 고장 분석
时效声明
2025년 11월 현재 모든 제품 사양, 표준 및 기술 정보가 정확합니다.
