このトピックの背後にある考え方は、あなたのお手伝いをすることです。
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一般的なサーキットブレーカに精通すること
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さまざまな種類の回路ブレーカーの利点と欠点を理解すること
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サーキットブレーカを指定する際によくある間違いを認識して回避すること
回路ブレーカ － 回路ブレーカは、過負荷または短絡による損傷から回路を保護するように設計された自動作動電気スイッチです。 その基本的な機能は、障害状態を検出し、「即座に」電気の流れを停止することです。 一度動作すると交換する必要があるヒューズとは異なり、回路ブレーカをリセットして通常の動作を再開できます。
回路ブレーカとヒューズ
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回路ブレーカは、トリップして回路障害が修正された後、すばやく簡単にリセットできます。 ヒューズが切れた場合、交換用のヒューズをすぐに入手できない場合があります。
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ブレーカは、オペレータのエラーを回避するのに役立ちます。 ヒューズを使用するアプリケーションでは、不適切な値のヒューズが挿入される可能性があります。 早期にヒューズが飛ぶか、障害によって回路が損傷する可能性があります。
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回路ブレーカは、初めにより高い価格がかかりますが、障害の数とそれらが組み込まれている機器に応じて、時間が経過するにつれて大幅なコスト削減を提供できます。
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一部のブレーカは、スイッチングや表示などの回路保護以外の機能を持っています。 例 － 一部のブレーカーは、電源スイッチおよび回路プロテクターとして使用できます。一方ヒューズの回路では常に別個の電源スイッチを必要とします。
参照：回路保護の違い(英語）
回路ブレーカのタイプ
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熱動タイプ
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電磁タイプ
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油圧遅延式電磁タイプ
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熱動-電磁タイプ
熱動タイプ
熱動回路ブレーカには、熱に反応するバイメタルストリップまたはディスクが組み込まれています。
トリップするために部品を加熱する必要があるため、予測可能な遅延が発生します。このタイプには、安全な一時的なサージと長時間の過負荷を区別する比較的遅い特性曲線を持っています。
熱動ブレーカは、電気モータ、変圧器、ソレノイドの起動時に突入する大電流が伴う機械や車両に適しています。
熱動ブレーカの動作
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オン状態では、バイメタルプレートに電流が流れます。 電流レベルが大きすぎると、バイメタルが加熱されて曲がり、接点が開いて、電流が遮断されます。
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接点が開くと、絶縁体が接点の間にスライドして、接点を開いた状態に保ちます（したがって、バイメタルは冷えてもリセットされません）。 ブレーカが手動でリセットされるまで、その状態のままになります。
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それがどのように動作するかを見ると、周囲温度が定格トリップ電流を低下または上昇させることが容易にわかります。 これにより、アプリケーションに応じて、良いか悪いか考慮できます。
電磁タイプ
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電磁回路ブレーカはソレノイドを介して動作します。
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電磁気を使用して、接点を開く内部アーマチュアを移動します。
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電磁ブレーカは、しきい値電流に達するとすぐにトリップします。
油圧遅延式電磁タイプ
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多くの場合、電磁回路ブレーカは、油圧遅延と組み合わされて、電流サージに耐えるようになっています。
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好ましくは、油圧遅延回路ブレーカは、重力がソレノイドの動きに影響を与えないように、水平位置に取り付ける必要があります。 水平位置に取り付けられていない場合、ディレーティングが必要になる場合があります。
電磁ブレーカの動作
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コイルを流れる電流により、ピストン/コアが上下に移動します。 定格電流を超えると、コアは特定のポイントを超えて移動します。 コアが「ポールピース（磁極片）」から一定の距離内にあると、電磁力がアーマチュアを動かすのに十分な強さになり、アーマチュアが動くことにより接点が開きます。
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油圧遅延のある電磁ブレーカはまったく同じ設計を利用しますが、重要な違いが1つあります。 単純な磁気ブレーカでは、コアは空気中に置かれ、コアの動きにほとんど抵抗がありません。
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油圧遅延部品には、コアを囲む何らかの流体があります。 粘度が大きいほど、遅延は長くなります。
熱動-電磁タイプ
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熱動電磁回路ブレーカは、熱動および電磁回路ブレーカの利点を組み合わせています：通常の突入電流によるやっかいなトリップを回避する遅延と、高電流インパルスへの高速応答です。
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過電流が大きいと、ソレノイドがリリースメカニズムを急速にトリガし、熱メカニズムは過負荷がそう大きくないが長時間継続する場合に応答します。
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それらは、高価な電気システムの高速短絡保護を提供しながら、システム動作の中断のリスクを最小限に抑える特徴的な2段階トリッププロファイルを備えています。
熱動-電磁タイプの動作
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熱動-電磁ブレーカは、2つの異なる技術を組み合わせています。
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定格電流以下で動作する場合、バイメタル素子は動きません。 そして、コアをブレーカがトリップするのに十分なほど引き込みません（図A）。
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ただし、熱動ブレーカと同様に、周囲温度が大幅に上昇したり、電流がわずかに上昇すると、ブレーカがトリップする可能性があります（図B）。
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また、電磁ブレーカのように、電流が十分に急速に増加した場合、ブレーカは遅延なしでトリップします（図C）。
トリッププロファイル
以下に、各回路ブレーカタイプがトリップする方法の基本的なスナップショットを示します。
価格
ほとんどの場合、熱動回路ブレーカは、最も低いコストという点で、他に比べはるか先を行きます。 次にリストされるのは、電磁回路ブレーカです。 最も高い価格のブレーカは、油圧遅延式電磁タイプと熱動-電磁タイプです。 ただし、シール性、接触定格、材料構成、物理的サイズなどの仕様はすべて、価格に影響することになります。
回路ブレーカを指定する際のよくある間違い
アプリケーションに間違った回路ブレーカタイプを指定
- 設計エンジニアが犯す最大の間違いは、アプリケーションに間違った回路ブレーカテクノロジを指定することです。 設計者は、トリッププロファイルとブレーカが収められる環境を認識する必要があります。
突入電流または過渡電流に起因するやっかいなトリップを避けるために、大きすぎる定格を指定
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エンジニアは、やっかいなトリップを防ぐ方法として、ヒューズのサイズを大きくすることに慣れています。 しかし、回路ブレーカを必要以上に大きくする必要はありません。
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ヒューズ定格とは異なり、回路ブレーカ定格は、回路ブレーカがある室温環境で一貫して維持する最大電流を示します。 したがって、10Aの回路ブレーカーは、やっかいなトリップなしに10Aの電流を維持します。 実際、トリッププロファイルが遅い典型的な4A回路ブレーカは、やっかいなトリップなしに一時的な10Aの電流サージに耐えます。
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多くの場合、やっかいなトリップは、特定の電気コンポーネント（主にモータ、変圧器、ソレノイド、大きなコンデンサ）に関連する突入電流によって引き起こされます。 このような場合、設計者は遅延のある回路ブレーカを指定する必要があります。
設計で間隔を設けない失敗
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温度補償されていない熱動回路ブレーカ間の推奨最小間隔要件を維持することが重要です。
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多くの場合、要請されるブレーカ間の間隔はわずか1 mmです。 この小さな熱ギャップがないと、回路ブレーカが加熱され、バイメタルのトリップメカニズムの感度が上がってしまいます。
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ブレーカが互いに接触する必要がある場合、メーカーは通常のアンペア定格の80％までディレーティングすることを勧めています。（メーカーのデータシートには特定のディレーティング情報が掲載されています）
ディレーティングの失敗
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ごく常識的には、回路ブレーカは負荷の100％の定格にする必要があります。 ただし、一部のアプリケーションでは、回路ブレーカを高温または低温のいずれかで継続的に動作させる必要があります。
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これらの場合、ディレーティングについてはメーカーのガイドラインに従ってください。 たとえば、10A保護を必要とするアプリケーションでは、50°Cで動作する場合、12A定格の熱動回路ブレーカが必要です。
ディレーティングが不要な場合
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熱動回路ブレーカの性能は、周囲温度の変動に敏感です。 寒い環境ではより高いアンペアでトリップし、暑い環境ではより低いアンペアでトリップします。
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よくある間違いの1つは、周囲温度が上昇する環境で熱動回路ブレーカにディレーティングが必要であると想定することです。
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実際、熱動回路ブレーカの性能は、システムが同じ熱源にさらされていると仮定して、システムの性能に追随します。 たとえば、モーター巻線の過熱に対して、巻線の温度が20°Cの時よりも90°Cの時の方が必要とする保護がより大きくなります。冷たいモーターは、起動するためにより多くの突入電流を必要とするため、寒い日に長い遅延が有利です。
振動の激しい環境での使用に回路ブレーカの間違ったタイプを指定
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通常、電磁回路ブレーカのトリガは、磁気コイルの動きに応じて閉じるヒンジ付き金属アーマチュアです。 この設計のために、電磁回路ブレーカ（および電磁-油圧回路ブレーカ）が振動に対して特に脆弱になります。
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対照的に、典型的な熱動回路ブレーカは、熱アクチュエータと機械式ラッチで構成されています。 したがって、熱動回路ブレーカは衝撃や振動に非常に強いです。 電磁ブレーカがアプリケーションに最適なタイプである場合、プッシュプル型アクチュエータを使用することで耐振動性を改善できます。 このタイプのアクチュエータには、ラッチ設計があります。