위의 NFB(No Fuse Breaker)에는 과전류 보호 차단기인 MCCB(Molded Case Circuit Breaker)와 적색 ELB(Earth Leakage Circuit Breaker)가 있는 3상4선식의 분전반이다. ELB에는 시험용 버튼 스위치의 색깔에 따라 녹색 ELB와 적색 ELB가 있으며 녹색 ELB는 지락 보호용으로 단독으로 사용하기는 힘들며 MCCB와 같이 사용해야 하며 적색 ELB 는 지락 보호와 과전류 보호 겸용이므로 단독으로도 사용이 가능하다. 녹색 ELB만 단독으로 사용 했을 경우는 과전류가 흐를 경우에는 작동하지 않으므로 화재의 위험이 크다는 점을 유의 해야 할 것이다.
ELB 에는 정격 감도 전류, 동작 시간, 정격 부동작 전류, 정격 차단용량이 표기되어 있다. MCCB는 전등 및 동력용으로 사용하며 ELB는 벽 전원과 같은 전열선에 사용된다. 음향을 설치할 때 앰프의 전원을 벽전원에 사용하면 좋지 않은 이유가 이와 같이 ELB에서 공급해온 선이므로 약간의 누전에도 순식간에 차단되기 때문에 공연 중 방송사고가 있을 수 있다는 것이다.
위의 사진에서 R : N, S : N , T : N 은 각각 220V이며
R : S, S : T , R : T 는 380V가 공급되는데
R에는 흑색띠 , S는 적색띠 , T는 청색띠 , N은 백색띠로 구분되어져 있다.
10kw의 소비전력이 필요하다면 ELB를 적색 ELB의 후단에 연결할 경우 ELB는 바로 차단 될 것이다. 왜냐하면 전류가 20A의 ELB를 사용했으므로 ELB가 최대로 견딜 수 있는 전력을 계산해보면 전력 P = V I cosθ[w]이고 (여기서 cosθ을 1로 가정) P = 220 x 20 = 4400w이므로 10kw는 4.4kw에 비하면 과전류이므로 적색 ELB는 차단이 될 것이다. 만약에 지락 보호용으로만 사용되는 녹색 ELB를 사용할 경우는 차단되지 않고 MCCB의 용량에 따라서 좌우될 것이다.
위와 같이 소비 전력이 10kw로 가정 했을 경우는 MCCB 의 후단에 결선해야 할 것이다. 다시 말해서 벽 전원은 누전 차단기를 거쳐서 전원이 공급되는데, 적은 시스템을 사용할 때는 벽 전원을 사용해도 무관하겠지만 많은 시스템을 사용할 경우는 분전반에서 직접 결선 하는 것이 안전할 것이다. 이때 MCCB를 차단 시키고 작업에 들어갈 것을 유념해야 한다.
전류가 흐르는 상태에서는 심리적으로 많은 부담이 될 것이며 특히 볼트가 뻑뻑하여 잘 풀리지 않을 경우에는 드라이브가 미끄러져서 합선되면서 안전사고가 날수도 있을 것이다. 그럴 경우는 드라이브 날이 깎이는 것은 둘째 치고 분전반의 결선도가 망가져서 다시 원 상태로 복귀시키는데도 많은 어려움이 따르게 된다. 하지만 가장 중요한 점은 인명사고와도 연관된다는 점이다.
부하의 전원 스위치를 on된 상태에서 전류가 흐르는 단자에 그 부하선을 연결했을 때 부하의 소비전력이 많을수록 스파크의 강도도 강해진다는 점도 유의해야 할 것이다. 물론 분전반의 어느 부분에 연결하는지도 중요하지만 소비전력에 따른 전선의 굵기도 중요한 요소일 것이다. 음향기기에서 가장 많은 전력을 차지하는 부분이 Amplifier(증폭기)이기 때문이다.
120V와 220V를 기준으로 했을 때 Amp의 소비전력을 예로 들어 보겠다.
120V 기준
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품명 |
Full Power (peak) Range |
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2 ohms/channel일 경우 |
4 ohms/channel일 경우 |
8 ohms/channel일 경우 |
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앰프A |
41A (5kw) |
12A (1.44kw) |
3.52A (0.42kw) |
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앰프B |
32A (3.9kw) |
9.4A (1.13kw) |
2.76A (0.33kw) |
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앰프C |
18A (2.2kw) |
5.3A (0.64kw) |
1.56A (0.187kw) |
220V 기준
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품명 |
Full Power (peak) Range |
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2 ohms/channel일 경우 |
4 ohms/channel일 경우 |
8 ohms/channel일 경우 |
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앰프A |
22.7A (5kw) |
6.54A (1.44kw) |
1.9A (0.42kw) |
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앰프B |
17.7A (3.9kw) |
5.13A (1.13kw) |
1.5A (0.33kw) |
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앰프C |
10A (2.2kw) |
2.9A (0.64kw) |
0.85A (0.187kw) |
위에서 220V일 때가 110V일 경우보다 전류가 적게 흐르지만 결국 전력은 같다는 것을 알 수 있다.
위의 표를 참고해서 Amp의 대수를 알고 스피커의 연결상태(임피던스)를 알면 소비전력이 산정될 것이며 소비전력을 알면 선의 굵기를 산정할 수 있다.
다음 예를 들어서 소비전력을 구해보도록 하겠다.
220V일 경우 앰프 A,B,C를 스피커가 4Ω Mode에서
각각 6pcs씩 사용한다면 앰프A는 6.54A x 6pcs = 39.24A
앰프B는 5.13A x 6pcs = 30.78A
앰프C는 2.9A x 6pcs = 17.4A
이며 39.24A + 30.78A + 17.4A = 87.42A이다.
다음으로 전선굵기 산정법은 다음과 같은 식을 이용하면 될 것이다.
8 단상 2 선식 A = 35.6LI / 1000e (mm²) – 전압강하를 2%이내로 계산함
8 3 상 3 선식 A = 30.8LI / 1000e (mm²)
8 단상 3 선식/3 상 4 선식 A = 17.8LI / 1000e (mm²)
선의 종류를 단선과 연선으로 분류 시키면 다음 표와 같이 된다.
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단선 |
연선 |
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1.6mm
2.0mm
2.6mm
3.2mm |
0.75(mm²)
1.25(mm²)
2(mm²)
3.5(mm²)
5.5(mm²)
8(mm²)
14(mm²)
22(mm²)
30(mm²)
38(mm²)
50(mm²) |
연선에서 그 외 60(mm²), 80(mm²), 100(mm²), 125(mm²), 150(mm²), 200(mm²) 등등이 있는데 50(mm²) 이상은 아무리 큰 음향 공사를 하더라도 사용하는 일이 없을 것 같다.
위에서 계산한 소비 전력을 가지고 전선의 굵기를 산정해 보겠다.
분전반에서 부하까지가 30m이고 단상 220V일 경우 소비전류가 87.42A라면 전선의 굵기를 다음과 같이 산정할 수 있다. (단 전압강하는 2%로 본다. 220V의 2%라면 4.4V가 된다.)
2 가닥의 선을 사용했으므로 단상 2 선식으로 계산하면 되며
단면적 A = 35.6LI / 1000e (mm²)에서
A = 35.6 x 30m x 87.42A / 1000 x 4.4 = 21.2 (mm²) 가 되는데
위에서 연선이 21.2 (mm²)는 없으므로 좀더 여유 있는 22(mm²)를 선택해야 한다.
여기서 21.2(mm²)를 22(mm²)로 절상한다고 한다. 그리고 위의 표에서 단선 1.6(mm)의 단면적을 억지로 계산한다면 1.6(mm)라는 것은 원의 지름을 뜻하며 원의 단면적 내는 공식은 A = π r² 이므로 A = 3.14 x (0.8)² = 2.0096(mm²)이다. 그래서 위의 표에서 단선의 지름을 연선의 단면적으로 바꾸다 보면 비슷한 굵기이기에 같은 라인에 삽입했다.
