회로자동차단기

요약 과부하나 합선으로 인한 전기회로의 손상을 방지하기 위해 고안한 장치. 일종의 자동 전기 스위치로서 회로상에 흐르는 과전류를 감지하여 회로를 차단하는 역할을 한다.

과전류를 감지하는 원리
과거 가정집에서 흔히 볼 수 있었던 두꺼비집의 경우에는 퓨즈를 사용하는 방식이다. 퓨즈는 열에 쉽게 녹는 재질의 금속 도선인데 전류가 퓨즈를 통해 공급되도록 구성하여 과전류가 흘렀을 경우 퓨즈가 먼저 녹아서 끊어짐으로써 회로를 차단시킨다. 간단한 방식이지만 반복적인 사용은 불가능하다는 단점이 있다. 전자석 방식은 솔레노이드(코일이 감겨 있는 일종의 전자석)를 이용하는 방식이다. 앙페르의 법칙에 의하면 전류가 흐르는 도선 주위에는 이 발생하며, 이때 발생하는 자기장은 전류의 크기에 비례한다.

이를 이용하면 도선이 나선형으로 꼬인 모양의 솔레노이드에는 흐르는 전류에 비례하는 자기장이 길이 방향으로 걸리게 된다. 평상시에 차단기의 회로는 걸쇠에 의해 닫혀 있고 이 걸쇠가 풀릴 경우에는 용수철에 의해 회로가 열리도록 만들어져 있다. 다시 말하면, 차단기에 전류가 흐르게 되면 솔레노이드에 자기장이 걸려 자석쪽으로 당겨지고 흐르는 전류가 허용된 값 이상이 될 경우에는 솔레노이드의 움직임이 걸쇠를 풀어 회로가 차단된다. 바이메탈 방식은 과전류에 의한 열을 감지하는 방식이다. 바이메탈은 열에 의한 팽창율이 다른 금속을 붙여 놓은 형태로 난로의 자동온도조절장치나 과열방지장치 등에 흔히 쓰인다. 이것이 가열될 경우 팽창율이 큰 금속쪽이 더 많이 늘어나 팽창율이 작은 금속 쪽으로 구부러지는 성질을 갖는다.  이를 스위치에 이용하면 과전류에 의해 열이 발생했을 때 바이메탈이 스위치가 열리는 쪽으로 구부러져 회로를 차단시킨다. 또한 용량에 따라서도 집집마다 있는 작은 누전차단기에서부터 도시 전체에 전기를 공급하는 데 쓰이는 고압용 개폐장치에 이르기까지 다양한 크기의 차단기가 있다. 송전설비나 공장시설등 큰 용량의 회로에서는 전자석 방식과 바이메탈 방식을 혼합하여 사용하기도 한다.

이렇게  많은 전류, 높은 전압이 쓰이는 경우에는 스위치가 열리더라도 공기중으로 이 일어나  회로가 차단되지 않을 수 있기 때문에 방전을 방지하기 위해 진공상태를 유지하거나 불활성기체, 비전도성 차폐유 등의 충전재를 사용하기도 한다.