[스크랩] 시설인이 알아야 할 전기상식(14)-전동기 명판의 이해④-실험2

※ 결혼 기념일이 추석과 겹치는 관계로... 잠시 멀리 놀러 좀 다녀 왔습니다. 벌써 마눌이랑 아웅다웅하면 산지가 10년째네요. ^^     ※ 지난 시간에 이어 "전동기 명판의 이해" 4탄을 이어가 볼까합다. 그전에 지난번에 떡밥용으로 보내드린 누전차단기 차단 실험에 대한 결과를 발표하겠습니다.    ※ 한번 더 강조 합니다만... 이 실험이나 저번에 양동이에 물 받아 놓고 일부러 누전되는지 차단기가 터지는지 확인해 본 실험도 그렇고... 허접합니다. ^^; 어느 회원님께서 그 정도는 왠만한 사람들은 다 아는거라고 말씀 하셨습니다. 그렇죠. 왠만한 사람들은 다 아는 거지만 그런거도 모르던(저 포함해서) 사람들은... 그럼 나가 뒈지라는 이야기 처럼 들리더군요. 나가 뒈지던지 누구는 태어나면서 부터 알고 나왔냐고 이를 악물고 배우던지... 둘중에 하나 아니겠습니까? 기술이 많아서 본 시리즈나 간간이 진행될 실험이 허접해 보이시는 분께서는 누차 말씀 드리지만 이글 안보시는게 정신건강에 이로울겁니다. 다만 제 글의 주 독자층은 시설관리에 처음 입문하시 눈 분, 혹은 전기 공부를 처음 하시는 분, 그리고 짬밥은 두둑하나 전기쪽은 전혀 다루지 못하신 분들 중 관심 있으신 분들과 언제나 함께 하겠습니다.    ※ 요 근래 점점 질문 댓글이 상당히 줄어 들고 있습니다. 글 쓰는 사람 힘이 되어 주시도록 열심히 질문 달아 주시면 고맙겠습니다. 혹은 연재물과 관계 없이 평소에 궁굼하시던 부분이 있으시다면 댓글을 달아 주시기 바랍니다. 계획했던 시리즈에서 너무 앞서 나가는 것이 아니라면 항상 자료 조사를 통해서 성실한 답변을 올려 드리겠습니다.^^         기억력이 나쁘신 분들을 위해 떡밥문제를 한번 더 상기 시켜드리겠습니다.   1. 차단기는 15A 누전차단기를 3개 사용합니다. 2. 사진과 같이 직렬로 내리 3개를 연결합니다. 3. 3번째 마지막 차단기 2차측에 일단 60W 전등을 하나 연결 합니다, 4. 누전차단기의 감도전류 세팅은 500mA로 합니다. 5. 마지막 차단기의 2차측을 R상과 N상을 한번씩 번갈아 가면 근처 전기판넬의 샷시에 접지를 시켜 봅니다. 6. 결과는?     N상을 접지 시켰을때는 아무 반응이 없다. N상을 샷시에 접지 시켰더니 아무런 반응이 없었습니다. 백열구는 열심히 빛을 내고 있고 차단기는 아무런 동작도 하지 않은채... ★ 실험전에 전공으로써 현장경험이 20여년 되신분께 여쭤 보았습니다. 급수지원 질문 "N상을 접지 시켰을 경우 어떤 현상이 생깁니까? " 전공 짬밥 20년 분 답변 "차단기가 트립 될 수 도 있고 안될수도 있다. 이 현장의 경우(신축공사중 임) 트립이 안될 확률이 높다." 질문"왜" 답변"그건 님이 이론적으로 따져 보심..."  이 분은 숙제 해결 하려고 여쭤 봤더니 숙제를 하나 더 주시는 군요. 질문 했을때 제일 난감한 부분이 "될 수 도 있고 안될 수 도 있다..."   아래 그림은 실험에 참여한(?) 변압기와 누전차단기의 연결 상황을 허접하게나마 간단히 그려 봤습니다.     좌측의 회색은 22,900V에서 일반적인 380V와 220V를 사용하기 위해 설치하는 변압기입니다. 각 상별 R,S,T와 N이 있습니다.(향후에 각 상과 전압에 대해서도 시리즈를 연재할 계획이오니 오늘은 누전차단기에 중점을 두고 설명 하겠습니다.) 각 상(R,S,T)중 하나와 N극을 연결하면 220V를 사용할 수 있습니다. 우리나라 전기규정상 N상은 변압기 측에서 대지와 접지를 시키도록 규정합니다. 그럼 N극은 접지가 단단히 되어 있는 관계로 대지(大地)와 같은 전압을 가지는 듯 합니다. 대지는 0V이므로... N극도 자연히 0V(대지와 같은 전위)가 될것입니다. 그러므로... 누전차단기의 2차측 N극을 샷시에 접지를 시키는 경우 누전차단기의 2차측 N극에서 대지를 통해(그림 우측 적색 실선 → 적색 점선) 다시 변압기의 접지선(변압기 그림 녹색 굵은선) 을 통해 변압기로 돌아가는 전류가 없습니다.(없거나 아주 약하거나) 접지선도 0V이고 N극의 전압도 0V이므로 같은 전압이므로 전류는 흐르지 않는다는 이야기가 되겠습니다.(물탱크 두개의 수압이 같다면 탱크를 연결해도 물이 흐르지 않는 원리와 비슷합니 다.)  N극의 전압이 0V가 확실할까요? 궁금하신 분께서는 테스터기로 N극과 접지나 판넬의 샷시 부분 을 측정해 보시기 바랍니다.       [N극과 판넬 샷시의 전압 3.466V가 측정 됩니다.]   측정값은 0V 혹은 아주 낮은 전압이 측정이 되어야 좋습니다. 아닐수도 있다는 이야기네요... 제가 실험했던 곳은 3V 정도 측정 되었습니다. 거의 무시해도 될 수준의 전압이 측정 됩니다. 건물에 입주가 많이 되었고 전기 사용 시설이 복잡한 곳이라면 수V에서 수십V까지 측정 되는곳도 있습니다. 제가 다닌 현장중에 00이동통신사 사옥의 말단 배전반에서 30여V까지 측정 되었던 곳이 있습니다. 위 부분의 전공님의 답변중에 누전차단기가 트립이 될 수 도 있고 아닐 수 도 있고 또 이 현장의 경우 트립이 안될 확률이 높다고 답변을 했습니다, 이제 어느 정도 윤곽이 잡히는 군요, 부하를 사용중인 누전차단기의 N극을 접지 시킬 경우 트립이 되지 않는 경우는 N극과 대지간의 전압차이가 거의 없는 경우가 되겠네요. 신축중인 현장이나 변압기의 접지가 확실한 경우, 특별히 N극의 전압이 상승할만한 이유가 없는 현장 정도로 추리하겠습니다.   ※ 간혹 전공일 오래 하신분들께서 예전 전적 말씀 하시다가 이런 이야기들 하시죠. "내가 말야 젊었을때는 전주에 매달려서 220V정도는 이빨로 전선피복 까고 그랬더랬어!!!" 네^^ 이빨로 전선 피복 깔수 있습니다. 단 조건은 220V이며 해당 전선이 N극일 경우에만...  R상과 N극에 테스터를 연결하였습니다. 222.2V가 뜹니다. 이때 N극의 단자에 가운데 손가락을   접촉해도 저는 감전이 안됩니다.(손가락 모양이 욕을 하네요^^) 이유는 바로 위의 사진을 보시면 답이 나옵니다. 약 3V의 전압이 잡히는 N극이므로 감전이 될 수 가 없습니다. (물론 회원 여러분께서는 직접 이렇게 실험 하시지 마시길 바랍니다^^;)   그럼 N극이 접지가 되었을 경우 누전차단기가 트립되는 현장은... 1. N극이 접지와 같은 전압이나 위상차가 아닐 경우. 2. 고조파 등으로 인하여 N극의 전위가 높아진 경우. 3. 설비 불평형율이 너무 큰 경우. (4. 그밖의 다른 이유.) 세 가지 정도로 추리 할 수 있습니다. 위에서 열거한 세가지 사항은 현장의 전력기술자들 최대한 발생 되지 않게 해야할 사항입니다. 전기의 품질이라고 해도 되겠습니다. 단순히 전압이 일정하거나 차단기의 선정이나 전선의 규격 등이 적합해야 하는 것도 상당히 중요합니다만 이런 부분은 시설인들이 처음부터 개입해서 개선 을 하기에는 무리가 따르는 부분입니다. 그렇다고 해서 전기의 품질에 대해서도 시설인들이 깊이 있게 다루지는 못할 것입니다. 다만 평소 전력 계통(보통 저압 부분)에서 잦은 이상 현상이 생길 경우 자신이 관리하는 현장에 대체적으로 어떤 문제가 있으면 개선 방법은 어떤것이 있는지 개략적으로는 알고 지내야 하지 않겠습니까? (윗분들이 물어 보면 잘모르겠다는 답변 보다는 훨씬 생존률이 강한 모습으로... ^^) ※ 전력 품질에 대한 기초적인 측정방법 테스터기를 가지고 다니시면서 배전반이나 분전반, MCC 등에서 N극과 접지선의 전압을 측정하 시는 것으로도 많은 상황을 파악 할 수 있습니다. N극의 전압이 높게 측정 되는 곳은  1. 접지(전기실의 접지 포함)가 불확실해서 접지저항이 높은 경우 - 매년 안전공사에서 정기점검 을 대부분 실시하기 때문이 요즘은 이런 현장이 드뭅니다.) 2. 컴퓨터나 UPS 같은 전자장비가 많은 곳, 혹은 공조기 등의 설비에 인버터로 회전수 제어를 하는 부하가 많은 곳. - 요즘 N극의 전압을 높이는 주요 원인으로 각광(?) 받는 이유입니다. 3. 3상4선(일반적인 국내의 배전방식)380V/220V의 전압을 사용하는 곳으로써 220V의 단산 부하 의 불평형이 너무 심한 곳. - 위에 잠깐 말씀 드렸지만 380V와 N극을 사용해서 220V의 전압을 얻습니다. 이 경우 R, S, T 각 한 상과 N극을 연결하여 220V를 사용하는 곳으로써 R,S,T상의 어느 한 상에 너무 많은 부하를 연결하여 사용하는 경우입니다.              [2차측 부하 시공전의 분전반 보습. 흑색(R)과 적색(S), 청색(T)상과 백색(N극)극이        각 차단기마다 한번씩 엇갈려 접속되어 있습니다, 가급적이면 R,S,T 상이 한번씩 차단        기에 접속되어 세개의 상이 균등하게 부하에 접속되게 합니다.]   전기관련 규정에서는 설비 불평형율이 30%를 넘지 않도록 하고 있습니다.(예외도 있습니다.) 이 부분은 후크-온-메터를 가지고 각 상별 전류를 측정 하시거나 분전반에 붙어 있는 전류계를 사용하시어 측정 하시면 됩니다.(물론 전기규정상 따로 계산하는 부분이 있지만 전문적인 부분은 따로 다루지 않겠습니다.) ※ 설비불평형율이 클 경우 특정 상(相)이 다른 상 보다 전압이 다소 낮아 지는 경향이 있습니다. R,S,T 각 상의 전압이 똑같이 380V를 이루어주면 가장 좋습니다만 똑같을수는 없습니다. 물론 설비불평형이 커서 각 상별 전압이 다룰수도 있고 다른 이유로 인하여 각 상별 전압이 다를 수도 있지만 문제는 각 상별 전압의 차이가 규정이상 생길경우 전기를 사용하는 설비에 악영향을 미치게 됩니다.(주로 3상 전원을 공급 받는 설비 장비가 대상이겠지요) 특히 전동기의 경우는 국제규격상 전동기 단자부분의 전압 불평형은 1%이내를 권장합니다(NEMA 규격). IEC 규격에는 전압변동률을  2%이내이면 불평형이 없는 것으로 간주한다더군요. 전동기가 전압불평형일때 미치는 악영향은 향후에 좀 더 깊이 있게 다루겠습니다. 단숨히 관리하시는 현장의 말단 배전반이나 MCC의 각 상별 전압을 측정해 보시고 알마만큼 차이 가 나는지 확인 정도는 가능 할 겁니다.(전기 조심 하시기 바랍니다....!!!)    R상을 접지 시켰을때는...        볼트 부분과 전선의 아래 두가닥 부분이 용접이 되어 버리면서...(살짝 당겨봐도 안떨어 집디다.)  지구 멸망 하는줄 알았습니다 그려 ㅋㅋㅋ 그리고...   접지를 시키자 마자 실험에 참여한 3개의 누전차단기가 보란듯이 트립이 됩니다.    그리고 전원을 공급해 주던 메인용 누전차단기도 트립이 되었습니다. 흠... N상에서는 아무런 변화가 없고... R상 접지시에는 누전차단기가 전부 트립이 되어 버렸습니 다. 물론 이 전기 판넬에 임시로 전기를 공급하던 단상 30A짜리 배선용 차단기와 그 상위의 삼상 4선용 50A짜리 배선용 차단기는 멀쩡했습니다. 배선용 차단기가 트립 되지 않은 것으로 봐서는 배선용 차단기의 정격용량 보다 작은 전류나 조금 큰 전류가 흘렀다는 반증이 되겠네요. 과전류로 인한 차단은 아닌듯 합니다. R상 접지시에는...지락(地絡) 되는 것으로 판단하고 누전차단기가 차단 되엇습니다. 그런데... 마지막 3번째 차단기만 트립이 되어야 하는것 아닙니까? 마지막 차단기만 트립된다고 댓글을 달아주신 분이 몇분 계시던데... 왜 차단기 3개와 메인용 차단기까지 트립이 되는 것일까요?   누전차단기는 누전 검출시에 가장 빠르게 차단되는 경우라도 0.03초 이내라고 명시되어 있습니다. 0.03초 이내에 차단이 되면 적법하게 인체의 감전까지 막을수 있습니다. 물론 좀 더 큰 누전차단기 의 경우에는 0.03초 보다 조금 느린 시간안에 차단 되어도 무방합니다. 그럼 차단기 3개(메인차단기까지 4개)가 트립 되는 속도보다 더 빠르게 누전이 검출이 되었다는 결론을 추리 할 수 있겠네요. 누전되는 속도, 그러니까 차단기 3개가 누전이 되는 속도가 차단기의 트립 코일이 작동해서 누전 차단기를 완전히 트립 시키는 속도 보다 휠씬 빠르다면 세개의 차단기가 동시에 차단이 될것도 같습니다.  그럼 누전이 되는 속도(전선내에 전기가 흐르는 속도)는 얼마쯤 되는것일까요.    맥스웰입니다. 커피 아니고 사람 이름 입니다.^^ 1800년대에 전기관련 여러가지 이론을 정리한 사람인데... 이 사람이 정리한 맥스웰의 방정식 중 전자기파 이론에 나와 있는 것으로 말씀 드리자면 도체(매질)내에 흐르는 전자기파의 이동속도는 주파수에 반비례한다는 이론입니다. 그러니까 전선에서 이동하는 전하의 이동속도는 = 빛의 속도/주파수 입니다. 빛의 속도가 초속 30만 Km 이므로 우리가 사용하는 상용의 교류는 60Hz입니다. 나누어 보면 초속 5,000Km로 이동 하는군요.(네이버 지식인 뒤져서 가장 신뢰도 높은 답변으로 올려 드립니 다.) - 이 가설을 근거로 해서 진행 하자면...  그럼 위 실험에서 누전차단기가 누전을 검출하는 속도(전선에 전기가 흐르는 속도)는 전선의 전 체 길이를 3m 정도로 보면 3/5,000Km = 0.0000006초 가 걸립니다. 0.03초 보다 50,000배 정도 빠른 속도로 전기가 흘러 버립니다. 그러므로,,, 당연히 누전차단기 3개 정도는 가볍게 트립시키고도 남는 속도가 되겠습니다. (※ 이 실험은 맥스웰의 이론을 바탕으로 네이버 지식인의 신뢰도 높은 답변과 본인의 대충 계산 으로 결론에 도달한겁니다. 믿거나 말거나...^^)   결론 R상 누전시(어설프게 말고 확실하게) 해당 누전차단기와 상위 누전차단기는 모두 트립이 된다. T상 누전시 전기품질이 좋은 현장일 경우 누전이 되지 않으며 대부분의 현장에서는 트립이 될 가능성이 매우 크다.

 

 

전동기의 접속도를 설명 하려다 듣보잡한 실험 결과로 오늘 하루 또 때웁니다. ^^ 추석 명절도 끝나고 나니 여러 현장에서 밀린 빨래 하듯 남은 일들 해야 하는 관계로 당분간 예전 만큼 자주 글을 올리지 못할듯 합니다만...  그 대신 좀 더 알찬 글을 올릴것을 다집해 봅니다.   ※ 오자 탈자 수정은 몇일 후에 하오니 스크랩 해 가실분은 그 이후에 하시기 바랍니다. 스크랩은 언제나 대환영이며 퍼가실때는 꼭 출처를 밝혀 주시기 바랍니다. 퍼가셔서 편집, 수정후 개제는 원칙적으로 불가합니다.

 

출처 : 보일러,냉동,가스,건축설비

글쓴이 : 급수지원 원글보기

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