누전 차단기

Residual-current device (earth-leakage breaker)

누전 차단기는 전기가 새는 것을 어떻게 알아채고 1/40 초 만에 끊을까요?

무슨 일이 일어났나

누전 차단기(미국 이름 GFCI)는 기기로 나가는 전류와 기기에서 돌아오는 전류의 양을 견주는 빠른 차단기입니다(OSHA).

전기가 사람 몸이나 젖은 곳을 거쳐 땅으로 새면 나간 전류 가운데 그만큼이 돌아오지 않아 두 전류에 차이가 생기는데, OSHA 는 약 5 mA, CPSC 는 0.006 A 만큼만 달라도 끊는다고 적습니다.

시뮬레이터는 집 전기(220 V 교류) 대신 24 V 전지로 만든 단순 모형입니다 — 저항 1 은 전기 기구(1.00 A), 저항 2 는 땅으로 새는 길이고, 새는 길이 4 800 Ω 이면 5.00 mA 가 빠져 나간 전류가 돌아온 전류보다 5.00 mA 많아집니다.

끊는 데는 1/40 초(0.025 s)만큼 짧게 걸려 눈 깜빡하는 것보다 빠르지만, 두 전선을 함께 만지는 감전(선간 접촉)은 막지 못합니다(OSHA).

미국 전기 규정은 1968 년부터 물속 수영장 조명, 1975 년부터 욕실 콘센트까지 누전 차단기로 지키도록 요구했고, CPSC 는 적어도 한 달에 한 번 시험 단추로 시험하라고 적습니다.

💡 생활 속 예시

  • 욕실이나 부엌처럼 물을 쓰는 곳의 콘센트를 누전 차단기로 지키는 것은, 젖은 몸을 거쳐 전기가 땅으로 새기 쉬운 곳이기 때문입니다.
  • 집 분전반에서 «시험» 단추가 달린 차단기를 어른이 한 달에 한 번 눌러 «딸깍» 내려가는지 보면, 누전 때 제대로 끊길지 미리 알 수 있습니다.

어떤 부품이 무엇을 하나

  • 전류 견주는 부분 — 기기로 나가는 전류와 돌아오는 전류를 견준다 — 둘이 같으면 가만히 있고, 다르면 신호를 낸다
  • 차단 스위치 — 신호를 받으면 회로를 열어 전류를 끊는다 — OSHA 는 빠르면 1/40 초라고 적는다
  • 시험 단추 — 눌러서 차단기가 제대로 끊기는지 확인하는 단추 — CPSC 는 적어도 한 달에 한 번 시험하라고 적는다
  • 리셋 손잡이 — 원인을 고친 뒤 다시 올려 전기를 잇는다
  1. 전기 기구를 켜면 전류가 한 전선으로 나가 기구를 지나 다른 전선으로 돌아온다 — 새는 곳이 없으면 두 전류가 같다
  2. 젖은 손이나 망가진 피복을 거쳐 전류 일부가 땅으로 새면, 돌아오는 전류가 새는 만큼 줄어든다
  3. 차단기가 두 전류의 차이를 알아챈다 — 몇 mA(OSHA 약 5 mA · CPSC 0.006 A) 차이로도
  4. 1/40 초만큼 짧은 시간 안에 스위치가 열려 전류가 끊긴다
  5. 원인을 고친 뒤 어른이 리셋 손잡이를 올려 다시 쓴다

확인된 값

누전 차단기(미국 이름 GFCI) — 빨리 움직이는 차단기
fast-acting circuit breaker 출처
작동 원리 — 기기로 가는 전류와 돌아오는 전류의 양을 견준다
compare outgoing and returning current 출처
끊는 데 걸리는 시간 — 1/40 초(0.025 s) 만큼 짧게
0.025 s 출처
눈 깜빡하는 것보다 빨리 전기를 끊는다
faster than a blink 출처
두 전선을 함께 만지는 감전(선간 접촉)은 막지 못한다
no line-contact protection 출처
미국 전기 규정(NEC)이 처음 요구한 곳 — 물속 수영장 조명 (1968 년부터)
1968 출처
미국 전기 규정(NEC) — 욕실 콘센트 (1975 년부터)
1975 출처
시험 단추로 시험하는 때 — 적어도 한 달에 한 번
monthly 출처

교육과정에서는

  • 한국 2022 · 과학(초등) · 전기의 이용 [6과15-04]
  • 잉글랜드 · KS4 Physics: Electricity

출처

이어서 보기

같은 단원 · 전기 회로

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