shopkeeper/korean_wiki_content_only_120125 huggingface dataset:
상호 연결된 두 개의 유압 실린더.
실린더 C1은 반지름이 1인치이고, 실린더 C2는 반지름이 10인치이다. C1에 가해지는 힘이 10 lbf이면, C2에 의해 가해지는 힘은 C2가 C1보다 면적(S = πr²)이 100배 더 크므로 1000 lbf이다. 이 경우 단점은 C2를 1인치 움직이려면 C1을 100인치 움직여야 한다는 것이다. 가장 일반적인 용도는 작은 직경의 펌핑 실린더가 큰 직경의 리프팅 실린더에 연결된 고전적인 유압 잭이다.
펌프 및 모터.
변위 10 cc/rev의 유압 로터리 펌프가 100 cc/rev의 유압 로터리 모터에 연결되면 펌프를 구동하는 데 필요한 샤프트 토크는 모터 샤프트에서 사용 가능한 토크의 10분의 1이지만, 모터의 샤프트 속도(rev/min)도 펌프 샤프트 속도의 10분의 1에 불과하다. 이 조합은 실제로 실린더 예시와 동일한 유형의 힘 증폭이며, 이 경우 선형 힘은 토크로 정의되는 회전력이다.
이 두 가지 예는 일반적으로 특정 유압 "기어비"를 포함하는 유압 변속기 또는 정수압 변속기라고 불린다.
유압 회로.
유압 회로는 액체를 수송하는 상호 연결된 이산 부품 세트로 구성된 시스템이다. 이 시스템의 목적은 유체가 흐르는 곳(열역학 시스템의 냉각수 튜브 네트워크처럼)을 제어하거나 유체 압력을 제어하는 것(유압 증폭기처럼)일 수 있다. 예를 들어, 유압 기계는 무거운 하중을 이동하기 위해 유압 회로(유압 펌프, 파이프, 튜브, 호스, 유압 모터, 유압 실린더 등을 통해 유압유가 압력 하에 밀려 나가는)를 사용한다. 이산 부품 측면에서 유체 시스템을 설명하는 접근 방식은 전기 회로 이론의 성공에서 영감을 받았다. 전기 회로 이론이 요소가 이산적이고 선형일 때 작동하는 것처럼, 유압 회로 이론은 요소(파이프 또는 전송 라인과 같은 수동 부품 또는 동력 장치 또는 펌프와 같은 능동 부품)가 이산적이고 선형일 때 가장 잘 작동한다. 이는 일반적으로 유압 회로 분석이 화학 공정 흐름 시스템 또는 마이크로 스케일 장치에서 발견되는 이산 펌프가 있는 길고 얇은 튜브에 가장 잘 작동한다는 것을 의미한다.
회로는 다음 구성 요소로 구성된다.
유압유가 작업을 수행하려면 액추에이터 및 모터로 흐른 다음 저장소로 돌아와야 한다. 그런 다음 유체는 필터링되고 다시 펌핑된다. 유압유가 흐르는 경로를 유압 회로라고 하며, 여러 유형이 있다.
오픈 루프 회로.
오픈 루프: 펌프 입구와 모터 회귀(방향 밸브를 통해)는 유압 탱크에 연결된다. 루프라는 용어는 피드백에 적용된다. 더 정확한 용어는 오픈 대 클로즈드 "회로"이다. 오픈 센터 회로는 연속적인 흐름을 공급하는 펌프를 사용한다. 흐름은 제어 밸브의 오픈 센터를 통해 탱크로 돌아온다. 즉, 제어 밸브가 중앙에 있을 때 탱크로의 개방된 회귀 경로를 제공하며 유체는 고압으로 펌핑되지 않는다. 그렇지 않으면, 제어 밸브가 작동되면 유체를 액추에이터와 탱크로 또는 액추에이터에서 탱크로 보낸다. 펌프는 일정한 출력을 가지므로 유체의 압력은 모든 저항에 맞춰 상승한다. 압력이 너무 높아지면 유체는 압력 릴리프 밸브를 통해 탱크로 돌아온다. 여러 제어 밸브를 직렬로 연결할 수 있다. 이러한 유형의 회로는 저렴하고 정변위 펌프를 사용할 수 있다.
클로즈드 루프 회로.
클로즈드 루프: 모터 회귀는 펌프 입구에 직접 연결된다. 저압 측의 압력을 유지하기 위해 회로에는 냉각 및 필터링된 오일을 저압 측에 공급하는 충전 펌프(작은 기어 펌프)가 있다. 클로즈드 루프 회로는 일반적으로 이동식 응용 분야의 정수압 변속기에 사용된다. 장점: 방향 밸브가 없고 응답이 더 빠르며, 회로가 더 높은 압력에서 작동할 수 있다. 펌프 스위블 각도는 양의 흐름 방향과 음의 흐름 방향을 모두 포함한다. 단점: 펌프를 다른 유압 기능에 쉽게 활용할 수 없으며 제한된 오일 흐름 교환으로 인해 냉각이 문제가 될 수 있다. 고출력 클로즈드 루프 시스템은 일반적으로 펌프와 모터의 기본 누설 흐름보다 훨씬 더 많은 흐름을 교환하기 위해 회로에 '플러시 밸브'를 장착하여 냉각 및 필터링을 늘려야 한다. 플러시 밸브는 일반적으로 모터 하우징 자체에서 회전하는 오일의 냉각 효과를 얻기 위해 모터 하우징에 통합된다. 회전 효과로 인한 모터 하우징의 손실과 볼 베어링의 손실은 상당할 수 있으며, 최대 차량 속도에서 모터 속도는 4000-5000 rev/min 또는 그 이상에 도달할 수 있다. 누설 흐름과 추가 플러시 흐름은 충전 펌프에 의해 공급되어야 한다. 따라서 변속기가 고압 및 고모터 속도로 설계된 경우 대형 충전 펌프는 매우 중요하다. 예를 들어, 기계를 한 작업장에서 다른 작업장으로 운반할 때와 같이 차량 속도가 높을 때 정수압 변속기를 사용하는 경우 높은 오일 온도가 일반적으로 주요 문제이다. 장기간 높은 오일 온도는 변속기 수명을 급격히 단축시킨다. 오일 온도를 낮추려면 운반 중 시스템 압력을 낮춰야 하며, 이는 모터의 최소 변위를 합리적인 값으로 제한해야 함을 의미한다. 운반 중 회로 압력은 200-250 bar가 권장된다.
이동 장비의 클로즈드 루프 시스템은 일반적으로 기계식 및 유체 역학적(컨버터) 변속기의 대안으로 변속기에 사용된다. 장점은 무단 변속비(연속 가변 속도/토크)와 부하 및 작동 조건에 따라 기어비를 보다 유연하게 제어할 수 있다는 것이다. 정수압 변속기는 일반적으로 최대 200 kW의 동력으로 제한되는데, 이는 유체 역학적 변속기와 비교하여 더 높은 동력에서는 총 비용이 너무 높아지기 때문이다. 따라서 대형 휠 로더와 같은 중장비는 일반적으로 컨버터 변속기를 장착한다. 컨버터 변속기에 대한 최근 기술적 성과는 효율성을 향상시켰고, 소프트웨어 개발도 특성을 향상시켰는데, 예를 들어 작동 중 선택 가능한 기어 변속 프로그램과 더 많은 기어 단계로 인해 정수압 변속기와 유사한 특성을 제공한다.
정압 및 부하 감지 시스템.
트랙 로더와 같은 토목 기계용 정수압 변속기는 종종 별도의 '인치 페달'을 장착하여 디젤 엔진 rpm을 일시적으로 높이는 동시에 차량 속도를 줄여 낮은 속도에서 작동 유압 장치에 사용 가능한 유압 동력 출력을 늘리고 견인력을 높인다. 이 기능은 고엔진 rpm에서 컨버터 기어박스를 정지시키는 것과 유사하다. 인치 기능은 '정수압' 기어비 대 디젤 엔진 rpm의 사전 설정된 특성에 영향을 미친다.
정압 시스템.
폐쇄 센터 회로는 일반적으로 오일을 공급하는 가변 펌프의 조절기와 관련된 두 가지 기본 구성으로 존재한다.
부하 감지 시스템.
부하 감지 시스템(LS)은 펌프가 부하 요구 사항에 맞게 유량과 압력을 모두 줄일 수 있으므로 동력 손실이 적지만, 시스템 안정성과 관련하여 CP 시스템보다 더 많은 조정이 필요하다. LS 시스템은 또한 방향 밸브에 추가적인 논리 밸브와 보상 밸브가 필요하므로 기술적으로 CP 시스템보다 더 복잡하고 비싸다. LS 시스템은 펌프 조절기의 조절 압력 강하와 관련된 일정한 동력 손실을 발생시킨다.
평균 formula_2는 약 2 MPa (290 psi)이다. 펌프 유량이 높으면 추가 손실이 상당할 수 있다. 부하 압력이 많이 변동하면 동력 손실도 증가한다. 동력 손실을 줄이기 위해 실린더 면적, 모터 변위 및 기계적 토크 암은 부하 압력과 일치하도록 설계되어야 한다. 여러 기능이 동시에 작동될 때 펌프 압력은 항상 최대 부하 압력과 같으며 펌프에 대한 동력 입력은 (최대 부하 압력 + ΔpLS) x 유량의 합과 같다.
5가지 기본적인 부하 감지 시스템 유형.
기술적으로 밸브 블록에 다운스트림으로 장착된 보상 장치는 물리적으로 "업스트림"에 장착될 수 있지만, 다운스트림 보상 장치로 작동한다.
시스템 유형 (3)은 펌프 유량 용량과 무관하게 활성화된 기능이 동기화되는 장점을 제공한다. 펌프가 최대 스위블 각도에 도달하더라도 두 개 이상의 활성화된 기능 간의 유량 관계는 부하 압력과 무관하게 유지된다. 이 기능은 굴착기와 같이 펌프가 최대 스위블 각도에서 작동하고 속도 동기화가 필요한 여러 활성화된 기능이 있는 기계에 중요하다. 유형 (4) 시스템에서는 업스트림 보상 장치가 있는 기능(예: 휠 로더의 스티어링 기능)이 우선한다. 다운스트림 보상 장치가 있는 시스템 유형은 일반적으로 밸브 제조업체에 따라 "LSC"(Linde Hydraulics), "LUDV"(보쉬 렉스로스 유압) 및 "플로우 셰어링"(Parker Hydraulics) 등 고유한 상표를 가지고 있다. 이 유형의 시스템에 대한 공식적인 표준화된 이름은 정해지지 않았지만, 플로우 셰어링이 일반적인 이름이다.
유압 펌프.
유압 펌프는 시스템의 구성 요소에 유체를 공급한다. 시스템의 압력은 부하에 반응하여 발생한다. 따라서 5,000 psi 등급의 펌프는 5,000 psi의 부하에 대해 유량을 유지할 수 있다.
펌프는 전기 모터(부피 기준)보다 약 10배 더 높은 동력 밀도를 가지고 있다. 펌프는 진동을 줄이기 위해 기어, 벨트 또는 유연한 탄성체 커플링을 통해 연결된 전기 모터 또는 엔진으로 구동된다.
유압 기계 응용 분야에서 일반적인 유압 펌프 유형은 다음과 같다.
피스톤 펌프는 기어 또는 베인 펌프보다 비싸지만, 고압, 까다로운 유체 및 긴 연속 작동 주기에서 작동할 때 더 긴 수명을 제공한다. 피스톤 펌프는 정수압 변속기의 절반을 구성한다.
제어 밸브.
방향 제어 밸브는 유체를 원하는 액추에이터로 보낸다. 일반적으로 주철 또는 강철 하우징 내부의 스풀로 구성된다. 스풀은 하우징 내에서 다른 위치로 미끄러지며, 교차하는 홈과 채널은 스풀 위치에 따라 유체를 보낸다.
스풀은 스프링으로 유지되는 중앙(중립) 위치를 가지며, 이 위치에서 공급 유체는 차단되거나 탱크로 돌아간다. 스풀을 한쪽으로 밀면 유압유가 액추에이터로 보내지고 액추에이터에서 탱크로 돌아오는 경로를 제공한다. 스풀이 반대 방향으로 움직이면 공급 및 회귀 경로가 전환된다. 스풀이 중립(중앙) 위치로 돌아가도록 허용되면 액추에이터 유체 경로가 차단되어 그 위치에 고정된다.
방향 제어 밸브는 일반적으로 쌓을 수 있도록 설계되며, 각 유압 실린더마다 하나의 밸브가 있고, 하나의 유체 입력이 스택의 모든 밸브에 공급된다.
높은 압력을 처리하고 누출을 방지하기 위해 허용 오차가 매우 엄격하며, 스풀은 일반적으로 하우징과의 유압 간격이 1/1000인치(25 μm) 미만이다. 밸브 블록은 밸브 블록의 변형과 밸브의 민감한 구성 요소의 걸림을 방지하기 위해 3점 패턴으로 기계 프레임에 장착된다.
스풀 위치는 기계식 레버, 유압 파일럿 압력 또는 스풀을 왼쪽 또는 오른쪽으로 밀어내는 솔레노이드에 의해 작동될 수 있다. 씰 (공구)은 스풀의 일부가 하우징 밖으로 돌출되어 액추에이터에 접근할 수 있도록 한다.
주요 밸브 블록은 일반적으로 유량 용량과 성능에 따라 선택된 기성 방향 제어 밸브의 스택이다. 일부 밸브는 비례식(유량은 밸브 위치에 비례)으로 설계되었지만 다른 밸브는 단순히 온-오프일 수 있다. 제어 밸브는 유압 회로에서 가장 비싸고 민감한 부품 중 하나이다.
유압유 저장소는 실린더 확장 및 수축, 온도 변화로 인한 팽창 및 수축, 누출로 인한 부피 변화를 수용하기 위해 여분의 유압유를 보관한다. 저장소는 또한 유체에서 공기를 분리하는 데 도움을 주며, 최고 동력이 사용될 때 시스템의 손실을 보상하기 위한 열 축열기 역할도 한다. 저장소는 또한 먼지와 기타 입자를 오일에서 분리하는 데 도움을 줄 수 있는데, 이는 입자가 일반적으로 탱크 바닥에 침전되기 때문이다.
일부 설계에는 유체 회귀 경로에 동적 유동 채널이 포함되어 있어 더 작은 저장소를 사용할 수 있다.
축압기.
유압 축압기는 유압 기계의 일반적인 부품이다. 그 기능은 가압된 가스를 사용하여 에너지를 저장하는 것이다. 한 가지 유형은 떠 있는 피스톤이 있는 튜브이다. 피스톤의 한쪽에는 가압된 가스가 충전되어 있고, 다른 쪽에는 유체가 있다. 다른 설계에서는 블래더가 사용된다. 저장소는 시스템의 유체를 저장한다.
축압기 사용의 예로는 스티어링 또는 브레이크를 위한 백업 동력 또는 유압 회로의 충격 흡수 장치 역할을 하는 것이 있다.
유압유.
트랙터 유체라고도 불리는 유압유는 유압 회로의 생명이다. 일반적으로 다양한 첨가제가 함유된 석유 오일이다. 일부 유압 기계는 용도에 따라 내화성 유체가 필요하다. 식품이 준비되는 일부 공장에서는 건강 및 안전상의 이유로 식용유 또는 물이 작동 유체로 사용된다.
에너지 전달 외에도 유압유는 구성 요소를 윤활하고, 오염 물질과 금속 조각을 필터로 운반하기 위해 부유시키고, 수백 도의 화씨 또는 섭씨 온도에서도 잘 작동해야 한다.
필터는 유체에서 불필요한 입자를 제거하는 유압 시스템의 중요한 부분이다. 금속 입자는 기계 부품에 의해 지속적으로 생성되며 다른 오염 물질과 함께 제거해야 한다.
필터는 여러 위치에 배치될 수 있다. 필터는 저장소와 펌프 흡입구 사이에 위치할 수 있다. 필터가 막히면 공동현상이 발생하고 펌프가 고장날 수 있다. 때로는 필터가 펌프와 제어 밸브 사이에 위치하기도 한다. 이 배열은 필터 하우징이 가압되므로 더 비싸지만, 공동현상 문제를 해결하고 펌프 고장으로부터 제어 밸브를 보호한다. 세 번째 일반적인 필터 위치는 리턴 라인이 저장소로 들어가기 직전이다. 이 위치는 막힘에 비교적 둔감하고 가압 하우징이 필요하지 않지만, 외부 소스에서 저장소로 들어오는 오염 물질은 시스템을 한 번 이상 통과하기 전까지는 필터링되지 않는다. 필터는 유압유의 점도 등급에 따라 7미크론에서 15미크론까지 사용된다.
튜브, 파이프 및 호스.
유압 튜브는 유압용으로 특별히 제조된 이음새 없는 강철 정밀 파이프이다. 튜브는 다양한 압력 범위에 대한 표준 크기를 가지며, 표준 직경은 최대 100 mm이다. 튜브는 제조업체에서 6 m 길이로 공급되며, 세척, 오일 처리 및 마개 처리된다. 튜브는 다양한 유형의 플랜지(특히 더 큰 크기와 압력용), 용접 콘/니플(O-링 씰 포함), 여러 유형의 플레어 연결 및 컷링으로 상호 연결된다. 더 큰 크기에서는 유압 파이프가 사용된다. 내부를 검사할 수 없으므로 튜브를 용접하여 직접 연결하는 것은 허용되지 않는다.
유압 파이프는 표준 유압 튜브를 사용할 수 없는 경우에 사용된다. 일반적으로 저압용으로 사용된다. 나사 연결로 연결할 수 있지만, 일반적으로 용접으로 연결한다. 직경이 더 크기 때문에 파이프는 일반적으로 용접 후 내부를 검사할 수 있다. 블랙 파이프는 아연 도금되지 않은 파이프이며 용접에 적합하다.
유압 호스는 압력, 온도 및 유체 호환성으로 등급이 지정된다. 호스는 파이프나 튜브를 사용할 수 없는 경우, 일반적으로 기계 작동 또는 유지 보수를 위한 유연성을 제공하기 위해 사용된다. 호스는 고무와 강철 층으로 구성된다. 고무 내부는 여러 겹의 직조 와이어와 고무로 둘러싸여 있다. 외부는 내마모성을 위해 설계되었다. 유압 호스의 굽힘 반경은 호스 고장이 치명적일 수 있고 호스의 최소 굽힘 반경을 위반하면 고장이 발생하므로 기계 설계에 신중하게 고려된다. 유압 호스는 일반적으로 강철 피팅이 끝 부분에 스웨이징되어 있다. 고압 호스의 가장 약한 부분은 호스와 피팅의 연결 부분이다. 호스의 또 다른 단점은 고무의 수명이 짧아 주기적인 교체가 필요하다는 점인데, 일반적으로 5~7년 간격이다.
유압 응용 분야용 튜브와 파이프는 시스템을 가동하기 전에 내부를 오일 처리한다. 일반적으로 강철 배관은 외부를 도색한다. 플레어 및 기타 커플링이 사용되는 곳에서는 너트 아래의 페인트가 제거되어 부식이 시작될 수 있는 위치가 된다. 이러한 이유로 해양 응용 분야에서는 대부분의 배관이 스테인리스 스틸이다.
씰, 피팅 및 연결.
유압 시스템의 구성 요소(예: 펌프, 제어 장치(예: 밸브) 및 액추에이터(예: 실린더))는 유압유를 누출 없이 포함하고 지시하며 작동하게 하는 압력을 잃지 않고 연결해야 한다. 어떤 경우에는 구성 요소를 유체 경로가 내장된 볼트 연결 방식으로 만들 수 있다. 그러나 더 많은 경우, 유연한 호스 또는 단단한 튜브가 한 구성 요소에서 다음 구성 요소로 흐름을 지시하는 데 사용된다. 각 구성 요소에는 예상되는 유체량에 따라 크기가 지정된 유체 출입구(포트라고 함)가 있다.
호스 또는 튜브를 구성 요소에 부착하는 데 사용되는 여러 표준화된 방법이 있다. 일부는 사용 및 서비스의 용이성을 위한 것이고, 다른 일부는 더 높은 시스템 압력 또는 누출 제어에 더 적합하다. 가장 일반적인 방법은 일반적으로 각 구성 요소에 암나사 포트를 제공하고, 각 호스 또는 튜브에 암나사 고정 너트를 제공하고, 일치하는 숫나사를 가진 별도의 어댑터 피팅을 사용하여 두 개를 연결하는 것이다. 이는 기능적이고 제조 비용이 저렴하며 서비스하기 쉽다.
피팅은 여러 가지 목적을 수행한다.
일반적인 기계 또는 중장비에는 수천 개의 밀봉 연결 지점과 여러 가지 유형이 있을 수 있다.
엘라스토머 씰(O링 보스 및 면 씰)은 중장비에서 가장 일반적인 유형의 씰이며, 이상의 유체 압력을 안정적으로 밀봉할 수 있다.
폴리다이메틸실록세인(polydimethylsiloxane, PDMS) 또는 디메틸폴리실록세인(dimethylpolysiloxane) 또는 다이메티콘, 디메티콘(dimethicone)은 실리콘 중합체의 일종으로 화장품부터 산업용 윤활 및 수동 주간 복사 냉각에 이르기까지 광범위하게 사용된다.
PDMS는 특히 특이한 유변학적 (또는 흐름) 특성으로 잘 알려져 있다. 투명하고, 일반적으로 화학적으로 비활성, 비독성, 그리고 비인화성이다. 여러 종류의 실리콘 오일 (중합체 실록세인) 중 하나이다. PDMS의 응용 분야는 콘택트 렌즈 및 의료 기기부터 탄성체에 이르기까지 다양하다. 또한 샴푸 (머리카락을 윤기 있고 미끄럽게 만들기 때문에), 식품 (소포제), 코크 (건축재료), 윤활유 및 내열 타일에도 존재한다.
PDMS의 화학식은 이며, 여기서 n은 반복되는 단량체 단위의 수이다. 산업적 합성은 다음과 같은 순 반응에 의해 다이메틸다이클로로실레인과 물에서 시작할 수 있다:
중합 반응은 염산을 발생시킨다. 의료 및 가정용 응용 분야를 위해 실레인 전구체의 염소 (원소) 원자를 아세테이트 그룹으로 대체하는 공정이 개발되었다. 이 경우, 중합은 HCl보다 화학적으로 덜 공격적인 아세트산을 생성한다. 부작용으로, 이 경우 경화 과정도 훨씬 느리다. 아세테이트는 실리콘 코크 (건축재료) 및 접착제와 같은 소비자 응용 분야에서 사용된다.
분지화 및 캡핑.
의 가수분해는 실라놀 그룹()으로 종결되는 중합체를 생성한다. 이러한 반응성 중심은 일반적으로 트라이메틸실릴 클로라이드와의 반응에 의해 "캡핑"된다:
메틸트리클로로실레인과 같이 산 형성 그룹이 더 많고 메틸 그룹이 더 적은 실레인 전구체는 중합체 사슬에 가지 또는 가교 (화학)를 도입하는 데 사용될 수 있다. 이상적인 조건에서 이러한 화합물의 각 분자는 분지점이 된다. 이것은 단단한 규소 수지를 생산하는 데 사용될 수 있다. 유사한 방식으로, 세 개의 메틸 그룹을 가진 전구체는 분자량을 제한하는 데 사용될 수 있는데, 이는 각 분자가 하나의 반응성 부위만 가지므로 실록세인 사슬의 끝을 형성하기 때문이다.
낮은 다분산 지수와 높은 균질성을 가진 잘 정의된 PDMS는 헥사메틸시클로트리실록세인의 제어된 음이온 고리 열림 중합에 의해 생산된다. 이 방법을 사용하여 선형 블록 공중합체, 이종암 스타형 블록 공중합체 및 기타 많은 거대 분자 구조를 합성할 수 있다.
중합체는 n이 매우 낮을 때 얇고 부을 수 있는 액체에서 n이 매우 높을 때 두껍고 고무 같은 반고체에 이르기까지 다양한 점성으로 제조된다. PDMS 분자는 실록세인 결합으로 인해 상당히 유연한 중합체 백본 (또는 사슬)을 가지고 있으며, 이는 폴리우레탄에 고무성을 부여하는 데 사용되는 에터 결합과 유사하다. 이러한 유연한 사슬은 분자량이 높을 때 느슨하게 얽히게 되어 PDMS의 비정상적으로 높은 점탄성 수준을 초래한다.
PDMS는 점탄성이 있어 흐름 시간이 길거나(또는 온도가 높을 때) 꿀처럼 점성 액체처럼 작용한다. 그러나 흐름 시간이 짧거나(또는 온도가 낮을 때) 고무처럼 탄성 고체처럼 작용한다. 점탄성은 비결정성 중합체에 흔히 나타나는 비선형 탄성의 한 형태이다. PDMS의 응력-변형 곡선의 하중 및 하중 제거는 일치하지 않는다. 오히려 응력의 양은 변형 정도에 따라 달라지며, 일반적인 규칙은 변형이 증가하면 강성이 증가한다는 것이다. 하중 자체가 제거되면 변형은 (즉시가 아니라) 서서히 회복된다. 이러한 시간 의존적 탄성 변형은 중합체의 긴 사슬에서 비롯된다. 그러나 위에서 설명한 과정은 가교결합이 존재할 때만 관련이 있다. 그렇지 않은 경우, 중합체 PDMS는 하중이 제거되어도 원래 상태로 돌아갈 수 없어 영구 변형이 발생한다. 그러나 PDMS는 거의 항상 가교결합제로 경화되기 때문에 영구 변형은 거의 볼 수 없다.
만약 PDMS를 밤새 표면에 놓아두면(긴 흐름 시간), 표면을 덮고 표면의 모든 결함에 맞춰 흐를 것이다. 그러나 같은 PDMS를 구형 틀에 붓고 경화시키면(짧은 흐름 시간), 고무공처럼 튀어 오를 것이다. PDMS의 기계적 특성 덕분에 이 중합체는 다양한 표면에 적합하다. 이러한 특성은 다양한 요인에 의해 영향을 받기 때문에 이 독특한 중합체는 비교적 쉽게 조절할 수 있다. 이를 통해 PDMS는 다양한 미세유체 및 미세전자기계 시스템에 쉽게 통합될 수 있는 좋은 기판이 될 수 있다. 특히, 기계적 특성의 결정은 PDMS가 경화되기 전에 결정될 수 있다. 경화되지 않은 버전은 사용자가 바람직한 탄성체를 얻기 위한 수많은 기회를 활용할 수 있게 한다. 일반적으로, 가교 경화된 PDMS 버전은 고체 형태의 고무와 유사하다. 이는 모든 방향으로 쉽게 늘어나고, 구부러지고, 압축될 수 있는 것으로 널리 알려져 있다. 응용 분야와 영역에 따라 사용자는 요구되는 바에 따라 특성을 조절할 수 있다.
전반적으로 PDMS는 낮은 탄성 계수를 가지고 있어 쉽게 변형될 수 있으며 고무와 같은 거동을 보인다. PDMS의 점탄성 특성은 동적 기계 분석을 사용하여 더 정확하게 측정할 수 있다. 이 방법은 넓은 온도 범위, 유속 및 변형에 걸쳐 재료의 유동 특성을 결정해야 한다. PDMS의 화학적 안정성 때문에 이 유형의 실험에서 교정 유체로 자주 사용된다.
PDMS의 층밀림 탄성률은 준비 조건에 따라 달라지며, 결과적으로 100 kPa에서 3 MPa 범위에서 극적으로 달라진다. 손실 탄젠트는 매우 낮다.
화학적 호환성.
PDMS는 소수성이다. 플라스마 산화는 표면 화학을 변경하고 표면에 실라놀 (SiOH) 그룹을 추가하는 데 사용될 수 있다. 대기 플라스마와 아르곤 플라스마가 이 응용 분야에 적합하다. 이 처리는 PDMS 표면을 친수성으로 만들어 물이 젖을 수 있도록 한다. 산화된 표면은 트리클로로실레인과의 반응에 의해 추가로 기능화될 수 있다. 일정 시간이 지나면 주변 매질이 진공, 공기 또는 물인지 여부와 관계없이 표면의 소수성이 필연적으로 회복된다. 산화된 표면은 공기 중에서 약 30분 동안 안정하다. 또는 장기적인 친수성이 필요한 응용 분야의 경우 친수성 고분자 접목, 표면 나노 구조화 및 삽입된 계면활성제를 사용한 동적 표면 개질과 같은 기술이 유용할 수 있다.
고체 PDMS 샘플 (표면 산화 여부와 관계없이)은 수성 용매가 재료로 침투하여 팽창하는 것을 허용하지 않는다. 따라서 PDMS 구조는 재료 변형 없이 물 및 알코올 용매와 함께 사용될 수 있다. 그러나 대부분의 유기 용매는 재료로 확산되어 팽창을 일으킨다. 그럼에도 불구하고, 일부 유기 용매는 충분히 작은 팽창을 유발하여 PDMS 채널 내에서와 같이 PDMS와 함께 사용될 수 있다. 팽창 비율은 용매의 용해도 매개변수에 대략적으로 반비례한다. 다이아이소프로필아민은 PDMS를 가장 크게 팽창시킨다. 클로로포름, 에터, THF와 같은 용매는 재료를 크게 팽창시킨다. 아세톤, 1-프로판올, 피리딘과 같은 용매는 재료를 약간 팽창시킨다. 메탄올, 글리세롤 및 물과 같은 알코올 및 극성 용매는 재료를 눈에 띄게 팽창시키지 않는다.
고급 표면.
PDMS는 고유한 낮은 표면 에너지, 화학적 비활성, 유연성 덕분에 초소수성 코팅과 같은 고급 표면 제조에 널리 사용된다. 마이크로/나노 구조를 복제하고 계층적 질감을 지원하는 능력은 향상된 기능성을 가진 내구성 있는 발수성 표면을 만드는 데 이상적이다.
계면활성제 및 소포제.
PDMS 유도체는 일반적인 계면활성제이며 소포제의 구성 요소이다. 변형된 형태의 PDMS는 제초제 침투제로 사용되며, 와 같은 발수 코팅의 핵심 성분이다.
유압유 및 관련 응용 분야.
다이메티콘은 자동차 점성 제한 슬립 차동 장치 및 커플링에 사용되는 활성 실리콘 유체에 사용된다.
주간 복사 냉각.
PDMS는 높은 태양 반사율과 열 방사율을 가진 광대역 방출체로서 수동 주간 복사 냉각에 사용되는 일반적인 표면 재료이다. 저비용 중합체로서의 잠재적 확장성 때문에 많은 테스트된 표면이 PDMS를 사용한다. 주간 복사 냉각 표면으로서 PDMS는 태양 전지 효율을 향상시키기 위해 테스트되기도 했다.
소프트 리소그래피.
PDMS는 소프트 리소그래피 절차에서 스탬프 레진으로 일반적으로 사용되며, 이는 미세유체공학 칩에서 유체 전달에 사용되는 가장 일반적인 재료 중 하나이다. 소프트 리소그래피 공정은 탄성 스탬프를 만드는 것으로 구성되며, 이는 유리, 실리콘 또는 폴리머 표면에 몇 나노미터 크기의 패턴을 전사할 수 있게 한다. 이러한 유형의 기술로 광학 통신 또는 생의학 연구 분야에서 사용될 수 있는 장치를 생산할 수 있다. 스탬프는 포토리소그래피 또는 전자빔 리소그래피의 일반적인 기술로 생산된다. 해상도는 사용된 마스크에 따라 달라지며 6 nm에 도달할 수 있다.
미세유체공학 분야에서 PDMS의 인기는 우수한 기계적 특성 때문이다. 또한 다른 재료에 비해 우수한 광학 특성을 가지고 있어 형광 영상 중 최소한의 배경 및 자가형광을 허용한다.
생의학 (또는 생물학적) 미세전자기계 시스템(bio-MEMS)에서 소프트 리소그래피는 유기 및 무기 맥락 모두에서 미세유체공학에 광범위하게 사용된다. 실리콘 웨이퍼는 채널을 설계하는 데 사용되며, PDMS는 이러한 웨이퍼 위에 부어 경화된다. 제거될 때, 가장 작은 세부 사항까지 PDMS에 각인된다. 이 특정 PDMS 블록으로 플라스마 식각 기술을 사용하여 친수성 표면 개질이 수행된다. 플라스마 처리는 표면 실리콘-산소 결합을 파괴하며, 플라스마 처리된 유리 슬라이드는 일반적으로 활성화된 PDMS 면 (플라스마 처리되고 이제 친수성 면에 각인이 있는)에 놓인다. 활성화가 사라지고 결합이 다시 형성되기 시작하면, 유리 표면 원자와 PDMS 표면 원자 사이에 실리콘-산소 결합이 형성되고, 슬라이드는 PDMS에 영구적으로 밀봉되어 방수 채널을 생성한다. 이러한 장치로 연구자들은 다양한 기능을 위한 다양한 표면 화학 기술을 활용하여 신속한 병렬 테스트를 위한 독특한 랩온어칩 장치를 만들 수 있다.
PDMS는 네트워크로 가교 (화학)될 수 있으며, 중합체 네트워크의 탄성을 연구하는 데 일반적으로 사용되는 시스템이다. PDMS는 표면 전하 리소그래피에 의해 직접 패턴화될 수 있다.
PDMS는 합성 도마뱀붙이 접착력 건식 접착제 재료를 만드는 데 사용되고 있으며, 현재까지는 실험실 테스트용으로만 사용되고 있다.
일부 플렉서블 전자회로 연구자들은 PDMS를 저렴한 비용, 쉬운 제조, 유연성 및 광학 투명성 때문에 사용한다. 그러나 다양한 파장에서의 형광 이미징에서 PDMS는 가장 적은 자가형광을 보이며 보로플로트 유리와 유사하다.
스테레오 리소그래피.
스테레오 리소그래피(SLA) 3D 프린팅에서, 빛은 광경화성 수지에 투사되어 선택적으로 경화시킨다. 일부 SLA 프린터는 수지 탱크 바닥에서 경화되므로 각 인쇄층에 신선한 미경화 수지 필름이 공급되도록 성장하는 모델을 베이스에서 벗겨내야 한다. 탱크 바닥의 PDMS 층은 산소를 흡수하여 이 과정을 돕는다. 수지 옆에 산소가 있으면 수지가 PDMS에 달라붙는 것을 방지하고, 광학적으로 투명한 PDMS는 투사된 이미지가 왜곡 없이 수지를 통과할 수 있도록 한다.
의약품 및 화장품.
활성화된 다이메티콘(폴리다이메틸실록세인과 이산화 규소의 혼합물, 때로는 시메티콘이라고도 불림)은 일반의약품에서 소포제 및 구풍제로 흔히 사용된다. PDMS는 또한 일반적인 오일보다 가볍고 통기성이 좋은 보습제 역할을 한다.
실리콘 유방 보형물은 PDMS 엘라스토머 셸로 만들어지며, 여기에 흄드 비정질 실리카가 첨가되어 PDMS 겔 또는 생리식염수를 감싸고 있다.
PDMS는 화장품 및 소비재 산업에서도 다양하게 사용된다. 예를 들어, 다이메티콘은 피부 보습 로션에 널리 사용되며, "피부 보호"를 목적으로 하는 활성 성분으로 등재되어 있다. 일부 화장품 제형은 다이메티콘 및 관련 실록세인 중합체를 최대 15% 농도로 사용한다. 미국 화장품 원료 검토위원회(CIR) 전문가 패널은 다이메티콘 및 관련 중합체가 "화장품 제형에 사용하기에 안전하다"고 결론 내렸다.
아모다이메티콘과 같은 PDMS 화합물은 작은 입자로 제형화되어 물 또는 알코올에 용해되거나 계면활성제 역할을 할 때 효과적인 컨디셔너이다 (특히 손상된 머리카락의 경우) 일반적인 다이메티콘 및 다이메티콘 코폴리올보다 머리카락에 더 컨디셔닝 효과가 있다.
PDMS의 제안된 용도는 콘택트 렌즈 세척이다. 낮은 탄성 계수와 소수성의 물리적 특성은 다목적 용액 및 손가락 문지름보다 효과적으로 콘택트 렌즈 표면의 미세 및 나노 오염 물질을 제거하는 데 사용되었다. 관련 연구자들은 이 기술을 PoPPR(polymer on polymer pollution removal)이라고 부르며 렌즈에 부착된 나노 플라스틱을 제거하는 데 매우 효과적이라고 언급했다. 콘택트 렌즈 제조에 PDMS를 사용하는 것은 특허를 받았지만 (이후 포기됨).
구충제로서.
PDMS는 사람의 이를 치료하는 데 효과적이다. 이는 질식 (또는 중독) 때문이 아니라, 수분 배출을 막아 곤충이 장기적인 움직임 제한이나 장과 같은 내부 기관의 교란으로 인한 생리학적 스트레스로 죽게 하는 것으로 여겨진다.
다이메티콘은 고양이에게 뿌리는 벼룩 방지 제형의 활성 성분으로, 널리 사용되는 독성이 더 강한 피리프록시펜/퍼메트린 스프레이와 동등한 효과를 나타내는 것으로 밝혀졌다. 기생충은 이 물질에 갇혀 움직일 수 없게 되어 성체 벼룩이 3주 이상 나타나는 것을 억제한다.
PDMS는 많은 식용유에 (소포제로) 첨가되어 요리 과정 중 기름이 튀는 것을 방지한다. 그 결과 PDMS는 맥도날드 치킨 맥너겟, 감자튀김, 해시브라운, 밀크셰이크 및 스무디와 같은 많은 패스트푸드 품목에서 미량 발견될 수 있다. 그리고 웬디스 감자튀김에서도 발견된다.
유럽 식품 첨가물 규정에 따르면, E900으로 등재되어 있다.
콘돔 윤활제.
PDMS는 콘돔 윤활제로 널리 사용된다.
가정용 및 틈새 용도.
많은 사람들이 PDMS가 실리퍼티의 중요한 구성 요소이기 때문에 간접적으로 친숙하며, PDMS는 실리퍼티에 특징적인 점탄성 특성을 부여한다. PDMS가 사용되는 또 다른 장난감은 키네틱 샌드이다. 고무 같고 식초 냄새가 나는 실리콘 코크, 접착제, 수족관 실란트도 잘 알려져 있다. PDMS는 또한 실리콘 그리스 및 기타 실리콘 기반 윤활유, 그리고 소포제, 이형제, 댐핑 유체, 열전달 유체, 광택제, 화장품, 헤어 컨디셔너, 빛나는 라텍스 의상 및 기타 응용 분야의 구성 요소로 사용된다.
이는 식품의 headspace (용존 가스 분석) 분석을 위한 흡착제로 사용될 수 있다.
안전 및 환경 고려사항.
울만 산업 화학 백과사전에 따르면, 실록세인에 대해 "환경 유기체에 대한 현저한 유해 영향"은 관찰되지 않았다. PDMS는 생분해되지 않지만, 폐수 처리 시설에 흡수된다. 그 분해는 다양한 점토에 의해 촉매된다. 2020년 유럽 식품안전청의 식품 첨가물 용도 PDMS(E 900) 재평가 결과, 보고된 사용 사례에서 식품 내 PDMS의 안전성 문제는 발견되지 않았지만, 제조 과정에서 남은 잠재적으로 유독한 시클로폴리실록세인에 대한 최대 한도 설정을 권고했다.
PDMS는 다음 뜻이 있다.
스위치보드(switchboard)는 다음을 의미한다.
배전반(electric switchboard)은 하나 이상의 공급원에서 여러 작은 부하 회로로 전력을 분배하는 장비이다. 배전반으로부터 전력을 공급받는 회로를 보호하고 제어하기 위한 개폐 장치를 포함하는 하나 이상의 패널로 구성된 조립체이다. 여러 제조업체가 산업, 상업 건물, 통신 시설, 석유 및 가스 플랜트, 데이터 센터, 의료 시설 및 기타 건물, 대형 선박에 사용되는 배전반을 만든다. 배전반은 일반적으로 주 섹션과 배전 섹션으로 구성된 여러 상호 연결된 섹션으로 나뉜다. 이 두 섹션은 때때로 두 섹션의 역할을 모두 수행할 수 있는 조합 섹션으로 대체되기도 한다. 배전반에는 다른 장치와 같은 섹션에 수용할 수 없는 장치를 수용하는 데 사용되는 보조 섹션이 함께 제공될 수도 있다.
미국 미국 전기 규격 (NEC)은 배전반을 "얼굴, 뒷면 또는 둘 다에 스위치, 과전류 및 기타 보호 장치, 모선 및 일반적으로 계기가 장착된 크고 단일 패널, 프레임 또는 패널 조립체"로 정의한다. 배전반의 역할은 배전반에 공급되는 전류를 추가 배전을 위해 더 작은 전류로 나누고, 이러한 다양한 전류에 대한 개폐, 전류 보호 및 (가능한 경우) 계량을 제공하는 것이다. 일반적으로 배전반은 변압기, 패널 보드, 제어 장비 및 궁극적으로 개별 시스템 부하에 전력을 분배할 수 있다.
배전반 내부에는 하나 이상의 모선이 있다. 이들은 구리 또는 알루미늄의 평평한 스트립으로, 개폐기가 연결된다. 모선은 배전반을 통해 큰 전류를 운반하며 절연체로 지지된다. 노출된 모선이 흔하지만, 이제는 연결 지점만 노출된 절연 덮개가 있는 많은 유형이 제조된다.
현대의 배전반에서 작업자는 금속으로 둘러싸인 회로 차단기, 스위치 및 퓨즈로 감전으로부터 보호된다. 배전반에 전기를 공급하기 위한 계기 및 제어 장치도 있을 수 있다. 예를 들어, 발전기 뱅크용 배전반, 특히 진동수는 교류 전력 및 부하 공유 제어, 진동수, 전압, 전류 및 에너지 계기, 그리고 아마도 동기경을 가질 것이다. 주 배전반은 그리드에 연결되어 다른 작은 배전반에 전력을 분배하는 대형 전기 배전반이다.
분전반(distribution board)은 전기 공급 시스템의 구성 요소로, 들어오는 전원 공급을 보조 회로로 분배하는 동시에 각 회로에 대한 보호 퓨즈 또는 회로 차단기를 공통 인클로저에 제공한다. 일반적으로 주 개폐기와 최신 보드에서는 하나 이상의 누전 차단기 (RCD) 또는 과전류 보호 잔류 전류 차단기 (RCBO)도 포함된다.
영국에서는 가정용 설치를 위해 설계된 분전반을 컨슈머 유닛이라고 한다.
북아메리카의 분전반은 일반적으로 판금 인클로저에 들어 있으며, 회로 차단기는 전면에서 조작할 수 있도록 두 줄로 배치되어 있다. 일부 패널보드에는 차단기 스위치 손잡이를 덮는 문이 제공되지만, 모든 패널보드는 데드 프런트로 구성되어 있다. 즉, 인클로저 전면(문이 있든 없든)은 회로 차단기 조작자가 내부의 활선 전기 부품에 접촉하는 것을 방지한다. 모선은 들어오는 라인(핫) 도체에서 차단기로 전류를 전달하며, 차단기는 볼트온 연결(나사 사용) 또는 리테이닝 클립을 사용하는 플러그인 연결로 모선에 고정된다. 패널보드는 상업 및 산업 애플리케이션에서 더 흔하며 볼트온 차단기를 사용한다. 주거용 및 경상업용 패널은 일반적으로 부하 센터라고 불리며 플러그인 차단기를 사용한다. 중성선 도체는 나사 단자를 사용하여 중성 모선에 고정된다. 분기 회로 접지 도체는 패널보드 인클로저에 직접 부착된 단자 블록에 고정되며, 이 인클로저 자체는 접지되어 있다.
분전반을 수리하는 동안 커버를 제거하고 케이블이 보이는 경우, 미국식 패널보드에는 일반적으로 일부 활선 부품이 노출되어 있다. 캐나다 서비스 입구 패널보드에서는 주 스위치 또는 회로 차단기가 서비스 박스에 위치하며, 이는 인클로저의 나머지 부분과 분리된 섹션이므로 주 스위치 또는 차단기가 꺼져 있을 때 분기 회로를 수리하는 동안 활선 부품이 노출되지 않는다.
차단기 배열.
차단기는 보통 두 열로 배열된다. 미국식 보드에서는 차단기 위치가 각 행을 따라 위에서 아래로 왼쪽에서 오른쪽으로 번호가 매겨진다. 이 번호 매기기 시스템은 수많은 경쟁 차단기 패널 제조업체에서 보편적이다.
각 행은 서로 다른 라인(아래 A, B, C)에서 공급되어 2극 또는 3극 공통 트립 차단기가 각 상에 하나의 극을 가질 수 있도록 한다. 북아메리카에서는 대형 영구 설치 장비를 라인-투-라인 방식으로 배선하는 것이 일반적이다. 이것은 패널에서 두 슬롯(2극)을 차지하며 분상 전력의 경우 240V, 3상 전력의 경우 208V의 전압을 제공한다.
오른쪽 사진은 제너럴 일렉트릭에서 제조한 주거용 서비스 패널보드의 내부를 보여준다. 두 개의 '핫' 라인과 하나의 중성선인 세 개의 서비스 도체가 위에서 들어오는 것을 볼 수 있다. 중성선은 모든 흰색 전선과 함께 왼쪽에 있는 중성 모선에 연결되고, 두 개의 핫 전선은 주 차단기에 연결된다. 주 차단기 아래에는 주 차단기와 두 열의 분기 회로 차단기 사이에 전류를 전달하는 두 개의 모선이 있으며, 각 회로의 빨간색과 검은색 핫 전선이 이어진다. 세 개의 전선(핫 검은색, 중성 흰색, 나동 접지)이 인클로저 왼쪽에서 나와 NEMA 5-15 콘센트에 직접 연결되어 전원 코드가 꽂혀 있는 것을 볼 수 있다. 들어오는 나동 연선 접지선은 중성 모선 하단 근처에서 볼 수 있다.
왼쪽 사진은 이중 패널 구성을 보여준다: 오른쪽의 주 패널(전면 커버가 장착됨)과 왼쪽의 서브 패널(커버 제거됨). 서브 패널은 패널 상단 근처의 각진 전선관을 통해 들어오는 두 개의 큰 핫 전선과 하나의 중성선으로부터 전력을 공급받는다. 이 구성은 현재 미국 국가 전기 코드의 두 가지 위반 사항을 보여주는 것으로 보인다: 주 패널에는 접지 도체가 없으며(여기서는 대신 서브 패널을 통해 공급됨), 서브 패널 중성선 모선이 접지 모선에 연결되어 있다(이들은 첫 번째 서비스 차단 후에는 별도의 모선이어야 하며, 이 경우 주 패널임).
퓨즈 박스.
1940년부터 1965년까지 지어진 주택에서 흔히 볼 수 있었던 퓨즈 박스 디자인은 분기 회로용 4개의 플러그 퓨즈(즉, 에디슨 베이스)와 주요 가전제품 회로와 같은 용도를 위한 카트리지 퓨즈가 들어 있는 하나 이상의 퓨즈 블록을 포함하는 60암페어 퓨즈 박스였다. 1965년 이후에는 3선식(230V) 서비스를 갖춘 100A 패널이 일반화되었다. 퓨즈 박스는 주 차단 및 전기 레인지 회로용 퓨즈 블록과 개별 회로용 여러 플러그 퓨즈(에디슨 베이스 또는 Type S)를 가질 수 있었다.
이 사진은 영국의 일반적인 분전반 내부를 보여준다. 세 개의 들어오는 상 전선은 패널 중앙의 주 스위치를 통해 모선에 연결된다. 패널 양쪽에는 중성선과 접지선을 위한 두 개의 모선이 있다. 들어오는 중성선은 패널 오른쪽 하단의 모선에 연결되며, 이는 다시 왼쪽 상단의 중성 모선에 연결된다. 들어오는 접지선은 패널 왼쪽 하단의 모선에 연결되며, 이는 다시 오른쪽 상단의 접지 모선에 연결된다. 오른쪽 하단의 중성 모선에서 커버가 제거되었다. 왼쪽의 중성 모선은 커버가 제자리에 있다.
상 모선의 왼쪽에는 두 개의 2극 RCBO와 두 개의 단극 차단기가 있으며, 하나는 사용되지 않는다. 사진의 2극 RCBO는 두 상에 걸쳐 연결되지 않고, 상 모선 뒤에서 나오는 공급측 중성선 연결을 가지고 있다. 모선의 오른쪽에는 단극 차단기, 2극 RCBO 및 3극 차단기가 있다.
대규모 상업, 공공 및 산업 시설에서는 일반적으로 3상 전원을 사용하며, 차단기가 두 개의 수직 열로 배열된 분전반을 사용한다. 대규모 설치에서는 종종 보조 분전반을 사용한다.
두 경우 모두, 약 100A(CU) 또는 200A(분전반)까지의 전원을 처리하는 최신 보드는 DIN 레일 마운팅에 회로 차단기와 RCD를 사용한다. 설치의 주 분전반은 일반적으로 전체 전원 공급을 위한 상 및 중성선 라인을 전환하는 주 개폐기(인커머라고 함)를 제공한다. (참고로, 인커머는 단로기로 언급되거나 판매될 수 있지만, 엄격한 의미에서 단로기로 사용될 필요가 없으므로 이는 문제가 될 수 있다.)
각 상마다 전력은 모선을 따라 공급된다. 분상 패널에서는 별도의 모선이 인커머에서 직접 공급되므로 RCD를 사용하여 회로 그룹을 보호할 수 있다. 또는 RCBO를 사용하여 단일 회로에 대한 과전류 및 잔류 전류 보호를 모두 제공할 수 있다.
변압기(예: 벨 회로용) 및 접촉기(계전기; 예: 대형 모터 또는 난방 부하용)와 같은 다른 장치도 사용될 수 있다.
새로운 영국 분전반은 일반적으로 서비스용 커버를 제거하더라도 활선 부품이 IP2X로 밀봉되어 있다.
소비자 장치 (Consumer units).
영국에서는 BS 7671이 컨슈머 유닛을 "주로 주거용 건물에서 전기 에너지의 제어 및 분배를 위한 형식 시험을 거친 조정된 어셈블리로 구성된 특정 유형의 배전반"으로 정의한다. 이러한 설치는 일반적으로 230V(명목 표준)의 단상 공급을 받으며, 역사적으로는 구형 컨슈머 유닛이 퓨즈를 사용하다가 소형 회로 차단기(MCB)의 등장으로 인해 퓨즈 박스로 알려져 있었다.
주 패널로 사용되는 일반적인 새로운 가정용 CU는 6~24개의 장치 연결 지점(일부 장치는 두 개의 연결 지점을 차지할 수 있음)을 가질 수 있으며, 두 개 이상의 섹션(예: 경보 등 비RCD 섹션, 소켓 아웃렛용 RCD 보호 섹션, 조명 및 기타 내장 기기용 RCD 보호 섹션)으로 나뉜다. 별채용 보조 CU는 일반적으로 1~4개의 연결 지점과 RCD를 갖는다.
최근(17판 배선 규정 이전) CU는 소켓 아웃렛 이외의 용도로는 일반적으로 RCD 보호 섹션이 없었지만, 일부 구형 CU는 RCD 인커머를 특징으로 했다. 1990년 이전에는 RCD(및 분할 모선)가 CU에 표준이 아니었다.
퓨즈 박스는 일반적으로 다른 보호 장치 없이 카트리지 또는 재배선 가능 퓨즈를 사용하며, 기본 4-웨이 박스가 매우 흔하다. 일부 구형 박스는 갈색-검은색 베이클라이트로 만들어졌으며, 때로는 나무 바닥이 있다. 디자인은 역사적이지만, 이들은 1980년대까지도 신규 설치용 표준 장비였으므로 매우 흔하다. 이 박스의 퓨즈 홀더는 활선 단자와의 우발적인 접촉으로부터 보호를 제공하지 않을 수 있다.
영국에서는 소비자 장치(CU)가 과부하 및 단락 보호만 제공하던 기본 주 스위치와 재배선 가능한 퓨즈에서 시작하여 다양한 유형의 전기 고장에 대비할 수 있는 많은 안전 기능을 갖춘 정교한 제어 장치로 발전했다. 회로 보호 장치의 선택은 보호할 전기 회로의 유형과 필요한 보호 수준에 따라 달라진다. BS7671:2018 전기 설비 요구 사항(IET 배선 규정이라고도 함)은 정기적으로 업데이트되며, 이 글을 쓰는 시점의 최신 판은 2022년 3월 28일에 발표된 개정판 2:2022이다.
CU의 일반적인 구성:
현대 소비자 장치는 이제 금속(비가연성)으로 되어야 하며 일반적으로 DIN 레일 장착 장치를 사용한다. DIN 레일은 표준화되어 있지만 모선 배열은 표준화되어 있지 않다. 다른 브랜드 장치의 혼합 사용은 제조업체 요구 사항에 위배되며 일반적으로 피해야 한다.
소비자 장치 선택은 주택의 크기와 배치, 층수, 부속 건물, 예상 부하(조명, 소켓, 오븐, 샤워기, 온수기, 자동차 충전기 등), 각 회로에 필요한 보호 수준 등 여러 요소를 반영한다.
오른쪽 상단에 있는 상자는 재배선 가능한 퓨즈가 장착된 "Wylex 표준"이다. 이 상자에는 카트리지 퓨즈 또는 소형 회로 차단기(MCB)도 장착할 수 있다. 이 유형의 컨슈머 유닛은 영국에서 2001년까지 매우 인기가 많았다. 2001년에는 배선 규정에서 실외 장비에 "합리적으로 예상되는" 소켓용 누전 차단기(RCD) 보호를 의무화했다(BS 7671:2001, ). 다른 제조업체에서도 유사한 디자인이 많았지만, Wylex 제품이 훨씬 더 흔하게 발견되며, 퓨즈 홀더/차단기가 여전히 흔히 구할 수 있는 유일한 제품이다.
일부 제조업체는 CPN Cudis와 같이 혁신적인 기능을 추가했다. 이들은 'Lumo' 컨슈머 유닛에 LED 스트립 조명을 추가하여 계단 아래와 같이 어두운 곳에서의 가시성을 향상시켰다.
RCD 보호 유형.
(BS 7671:2008 개정판 1: 2011 포함) 17차 IET 배선 규정이 도입된 이래로, 영국의 컨슈머 유닛은 도난 경보기 또는 화재 경보기와 같은 고신뢰성 회로를 제외하고 벽에 매립된 모든 케이블에 RCD 보호를 제공해야 한다.
컨슈머 유닛은 회로를 보호하는 다양한 방법을 가지고 있다. 예를 들어, 이중 분할 부하 컨슈머 유닛은 2층 주택에서 다음과 같이 배열될 수 있다:
RCD 1
RCD 2
회로를 이와 같이 배열하면 하나의 RCD만 트립될 경우에도 한 층에서는 전력이 여전히 공급된다. 또한, 소켓과 조명을 교대 RCD에 연결하면, 예를 들어 아래층의 고장 난 주전자가 RCD를 트립시키더라도 주방 조명은 여전히 사용할 수 있어 어둠 속에서 고장을 조사해야 하는 위험을 피할 수 있다.
17차 IET 배선 규정에 따라 회로를 보호하는 또 다른 방법은 모든 회로에 과부하 잔류 전류 회로 차단기(RCBO)를 장착하는 것이다. 이는 RCD+MCB 옵션보다 비용이 더 많이 들지만, 회로에 고장 조건이 발생하면 해당 회로의 RCBO만 트립되므로 처음부터 고장 검색 범위가 좁아진다. 전기 기술자를 불러야 할 경우, 이러한 국부적 고장은 RCD+MCB 배열과 달리 더 빠르고 저렴하게 해결될 수 있다. RCD+MCB 배열은 해당 RCD 회로 세트 내 어딘가에 고장이 있음을 나타낼 뿐이다.
MK 또는 구형 MEM 컨슈머 유닛과 같이 스퍼당 하나의 퓨즈를 사용하는 일부 구형 시스템은 다음과 같다:
등..
구형 퓨즈 박스.
소수의 1950년대 이전 퓨즈 박스가 여전히 사용 중이다. 이 박스들은 노출된 활선 부품이 흔하므로 주의해서 다루어야 한다. 이들이 공급하는 설비는 현대 전기 안전 기준을 충족하지 못한다. 매우 오래된 설비의 또 다른 특징은 각 회로에 두 개의 퓨즈가 있을 수 있다는 것이다. 하나는 활선에, 다른 하나는 중성선에 있다. 드문 경우지만, 오래된 링 회로에서는 링당 4개의 15A 퓨즈 이상이 발견될 수 있다. L과 N에 각각 하나씩, 그리고 링의 두 피드 각각에 대해 이것이 중복된다.
제조사별 차이.
장착을 위한 표준 DIN 레일과 겉보기에 상호 교환 가능한 차단기를 위한 표준 절단 모양을 채택했음에도 불구하고, 모선 연결 위치 및 기타 기능은 표준화되어 있지 않다. 각 제조업체는 해당 유형의 차단기와만 완전히 호환되는 하나 이상의 "시스템" 또는 차단기 패널 종류를 가지고 있다. 이러한 어셈블리는 공인 기관에서 사용에 대해 테스트 및 승인되었다. "그냥 우연히 맞는" 장비를 교체하거나 추가하면 예상치 못한 또는 심지어 위험한 상황이 발생할 수 있다. 이러한 설치는 제조업체 데이터시트를 포함하여 지식이 풍부한 출처와 먼저 상의하지 않고는 수행해서는 안 된다.
위치 및 지정.
미학과 보안상의 이유로 가정용 회로 차단기 패널과 컨슈머 유닛은 일반적으로 외진 벽장, 다락방, 차고 또는 지하실에 위치하지만, 때로는 건물 미학의 일부(예술 설치물 등)로 사용되거나 쉽게 접근할 수 있는 곳에 설치되기도 한다. 그러나 현재 미국 건축 법규는 욕실(또는 유사한 방), 의류용 벽장, 또는 전기 기술자가 패널에 접근하기에 공간이 불충분한 곳에 패널을 설치하는 것을 금지한다. 실외, 위험한 환경, 또는 기타 비정상적인 위치와 같은 특정 상황에서는 특수 장비와 더 엄격한 설치 관행이 필요할 수 있다.
분전반은 3상 또는 단상, 일반 전력 또는 비상 전력으로 지정될 수 있으며, 다른 패널을 공급하기 위한 분전반, 조명용 조명 패널, 장비 및 콘센트용 전원 패널, 특수 용도로 지정될 수 있다. 패널은 건물 섹션에 전력을 공급하는 전기 벽장 내부에 건물 전체에 걸쳐 위치한다.
극장에서는 조광기 랙이라는 특수 패널이 무대 조명 장치에 전원을 공급하는 데 사용된다. 미국식 조광기 랙은 208Y/120볼트 3상 전원을 사용한다. 단순히 회로 차단기만 있는 것이 아니라, 랙에는 각 무대 회로용 자체 회로 차단기가 있는 반도체 전자 조광기가 있다. 이것은 회로당 조광기 배열로 알려져 있다. 조광기는 들어오는 세 상에 균등하게 분배된다. 96개 조광기 랙에는 상 A에 32개, 상 B에 32개, 상 C에 32개의 조광기가 있어 조명 부하를 가능한 한 균등하게 분산시킨다. 건물 내 공급 변압기의 전원 공급 외에도, 조명 콘솔에서 제어 케이블이 DMX-512와 같은 제어 프로토콜로 조광기로 정보를 전달한다. 이 정보에는 각 채널의 조명 레벨 정보가 포함되며, 이를 통해 쇼의 조명 변화(라이트 큐) 동안 어떤 조광기 회로가 켜지고 꺼지는지, 그리고 어떤 페이드 시간 동안 제어한다.
분전반은 표면 장착형 또는 매립형일 수 있다. 전자는 나중에 배선을 변경하거나 추가하기 쉽지만, 후자는 특히 주거용 애플리케이션의 경우 더 깔끔할 수 있다. 분전반을 벽에 매립하는 또 다른 문제는 벽이 단단한 경우 많은 벽돌이나 블록을 제거해야 할 수 있다는 것이다. 일반적으로 이러한 이유로 매립형 보드는 필요한 공간을 벽에 만들 수 있는 신축 프로젝트에만 설치된다.
전기 보트()는 전동기로 구동되는 모터보트로, 배터리 팩, 태양 전지판 또는 발전기 중 하나로 전력을 공급받는다.