家電卓サーキットブレーカーが落ちるとはどういうことですか? サーキットブレーカー - 設計と動作原理

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サーキットブレーカーが落ちるとはどういうことですか? サーキットブレーカー - 設計と動作原理

自動スイッチ (自動回路ブレーカー) は、低電圧電気回路を素早くオン/オフし、短絡電流や過負荷、ネットワーク電圧の消失や低下から回路を保護するように設計されています。
役割保護要素、通常の値からの 1 つまたは別の制御値の偏差に応答して、リリースによって実行されます。次のリリースをマシンにインストールできます。
最大電流。回路内に短絡電流が発生すると即座にトリガーされます。
最小電圧、電圧降下または消失の場合にトリガーされます。
逆電流。DC 回路の電流の方向が変わると発生します。
独立した（電気回路のパラメータに依存しない）、遠隔から機械の電源を切る役割を果たします。
サーマル、過負荷に対する保護に使用されます（スターターのサーマルリレーと同様）。
電磁放出と熱放出を同時に含む、組み合わせたものです。
自動サーキットブレーカーにはフリートリップ機構 (MTM) が装備されており、スイッチオン中またはスイッチオン後にサーキットブレーカーをオフにすることができます。
図では、消弧 1 接点と主接点 2 を備えた回路ブレーカーの設計が概略的に示されています。メイン接点は銅製で接触抵抗が低く、長時間大電流を流すことができます。金属セラミック製のアーク接点が主接点と並列に接続されています。
ハンドル 7 を軸 03 を中心に時計回りに回すことにより手動で、または遠隔から機械の電源を入れます。電磁駆動この場合、フリーリリース機構のレバー５が、遮断バネ４の力に負けてコンタクトレバー３を右に移動させます。例：レバー３をＯ軸回りに回転させると、アークコンタクト７が閉じ、衝撃吸収スプリングを圧縮し、次に主要なものを圧縮します。 2: スイベルジョイントを下に動かすと、機械のスイッチがオンになり、ラッチがオンになります。

サーキットブレーカーの基本設計
機械は、ハンドルを反時計回りに回すことによって手動でオフにされるか、またはリリース 6 のトリップ電磁石の巻線に電流が流れると自動的に遠隔操作でオフになります。そのコアがヒンジ Og を上方に移動させ、レバー 5 の剛性システムがヒンジに沿って「破壊」されます。開放バネ４はスイッチを開放する。接点1間に発生したアークは消弧室で金属板9により多数のアークに分割されて消弧されます。
リリースを組み合わせたねじ付き機械を図に示します。 2. 機械はボタン 1 を押すと手動でオンになり、ボタン 2 を押すとオフになります。機械がオンになると、電流が中央接点 10 から、接点ブリッジ 5 で接続された固定接点 6 および 11 を通って流れます。バイメタルプレート13、柔軟な接続図１４に示すように、電磁レリーズ１５をねじ付きスリーブ７に巻き付ける。
短絡が発生した場合、電磁石コア 16 が引き下げられ、ラッチレバー 3 が軸 O を中心に回転し、レバー 4 を解放します。可動スイッチシステムは圧縮バネ 9 の作用下で上方に移動し、プッシャー 8 がスイッチを開きます。連絡先。
過負荷が長く続くと、バイメタルプレート 12 が加熱して曲がり、ラッチピン 13 が左に移動してレバー 4 が解放され、機械の電源がオフになります。
サーキットブレーカーの外観を図に示します。 2、a. それはプラスチックケースに組み立てられており、ネジ付きの金属ベースを備えており、それを使用してプラグヒューズのベースのネジ付きスリーブにねじ込まれます。

米。 2. ネジ付きサーキットブレーカー: a - 外観; b - 装置の原理
幅広い用途ハンドル 8 を使用して手動制御が行われる自動サーキットブレーカーを入手しました (図 3)。サーキットブレーカーは、電磁過電流リリース 1、ハウジング 2、接点 3、出力端子 4、アークシュート 5、フリーリリース機構、カバーで構成されます。 7、レギュレーターサーマルリレー 9。コントロールハンドル 8 はスイッチ位置のインジケーターでもあります。トップの位置- スイッチはオン、下のスイッチはオフです。

米。 3. コントロールハンドル付きサーキットブレーカー
したがって、サーキットブレーカーは、低電圧電気回路のスイッチング装置と保護装置の両方を備えています。

自動スイッチは分電盤に設置するように設計されています。その主な目的は、電圧降下を補償することと、特定の領域をオフにすることです。電気ネットワーク。自動機械 (略して VA) は、電気回路の始点、建物、アパート、住宅の入り口に設置するように設計されています。

現在、市場には非常に幅広い種類の回路ブレーカーがあり、電圧サージ時に高定格電流を遮断するだけでなく、電気回路の一部の過負荷やネットワーク負荷の軽減も遮断するように設計されています。すべての自動スイッチは、タイプに応じて次のように分類されます。

選択的;
規制;
即効性の。

選択的自動機械および標準自動機械の標準カットオフ時間は 0.02 ～ 0.1 秒以内です。しかし、高速のものでは一桁大きくなり、0.05 秒の値に達します。

すべての機械には、次の場所に取り付けることができる締結要素が付いています。電気ボックス、シールドなど、後部に特別な取り付けストリップが装備されています。

ボックス内にサーキットブレーカーを取り付けるのは難しくありません。これを行うには、ボックスの背面をボックスの取り付けプレートに押し付け、特有のカチッという音が聞こえるまで少し押す必要があります。マシンを取り外す必要がある場合は、マシンの上部にあるタブを引く必要があります。

サーキットブレーカーの動作原理

自動機構はプラスチックケース内にあります。さらに、次もあります。安全装置または リリース そのうち、電磁気と熱の 2 つが考えられます。電気回路を遮断するように設計されています。

サーマルリリースはバイメタルプレートであり、大電流が流れるとまっすぐになり、電気回路を遮断します。これはかなり遅いブレーカーです。

電磁リリースは、特定のしきい値の電流向けに設計された特別なコイルです。この値が標準を超えると、コイルが電気回路を遮断します。この特性のおかげで、電磁リリース付き自動サーキットブレーカーは大幅な性能向上を実現します。短時間カットオフ。

機械の感度レベル

最新のマシンには 2 つの方法で電圧をオフにする機能があります。 1つ目は速いです。電磁リリースのおかげで、電圧が 140% (これは標準的なマシンのしきい値) を超えるとマシンがトリガーされます。過電圧が所定のレベルに達しない場合、過熱により時間の経過とともに熱放出が動作します。

リリース自体、電圧、温度の熱特性に応じて異なります。環境– 切断プロセスは数時間続く場合があります。

サーキットブレーカーの極性

最新のマシンもすべてポールに応じて分割されています。これは、マシンには複数の機能が存在する可能性があることを意味します。電線、互いに独立していますが、1 つのシャットダウンメカニズムによって統合されています。現在、マシンは 1、2、3、4 極を持つことができます。

サーキットブレーカーの閾値電流

サーキットブレーカー また、特定のしきい値感度に従って分割されます。これにより、対応する電流強度の電圧をネットワークから遮断できます。公称値のマシンはメーカーで製造および設定されます。このインジケータの値はマシン自体に書き込まれます。

民間の建築物や日常生活では、次の電流値のサーキットブレーカーが使用されます：3A、6A、10A、16A、25A、32A、40A、63A、100A、160A。さらに、性能が向上した回路ブレーカーがあります - これらは1000A、2600Aであり、民間の建設では使用されません。この値は、特定のマシンの制御下にある電気回路消費者の総電力を示します。デバイスの総電力に加えて、電気回路、ソケット、スイッチなどの電気配線も考慮する必要があります。

目的

まず、サーキットブレーカー (AB) が何なのかを理解しましょう。サーキットブレーカーは、電気を遮断する保護装置です。ある地域次の理由により配線されます。

ネットワークの混雑。
電圧が急上昇します。

さらに、この装置は、電気配線の特定のセクションを素早く切断することで、そのセクションの電圧を「緩和」するために使用することもできます (これは非常にまれに実行されます)。簡単な言葉で言うと、サーキットブレーカーの目的は、配線に障害が発生したときに電気製品を保護することです。

機械の適用範囲については、両方が可能です。生活条件（住宅やアパートの保護）、および産業企業。サーキットブレーカーは電力業界のあらゆる分野で使用されています。

サーキットブレーカーとは何か、その動作原理は何であるかを完全に説明したビデオレッスンをご紹介します。

既存製品の見直し

デザイン

今日はたくさんありますさまざまな製品ネットワーク内の電流をオフにします。各デバイスには独自の設計があるため、この記事ではモジュール式マシンの例を見ていきます。

したがって、サーキットブレーカーデバイスは 4 つの主要な部分で構成されます。

接触方式（可動および固定）。可動接点はコントロールレバーに接続されており、固定接点はハウジング自体に組み込まれています。可動接点がバネで押し出されることで停電が発生し、その後ネットワークが開きます。
熱（電磁）放出。接点が開かれるのに使用される要素。サーマルリリースは、接点を曲げて開くバイメタルプレートです。電流による加熱により曲がりが発生します（その値が公称値を超える場合）。このトリップは、電力線の負荷が増加したときに発生します。磁気リリースの動作は、発生により瞬時に行われます。短絡。過電流によりソレノイドコアが動き、接触解除機構が作動します。
アーク消火システム。この部分この機械は、電気アークを中和する 2 つの金属プレートで表されます。後者はチェーンが壊れたときに発生します。
制御機構。手動シャットダウンには、特別な機械式レバーまたはボタンが使用されます (他のタイプの AB)。

さらに多くのものも提供しますきめ細かなデザインサーキットブレーカー:

このビデオの例は、機械の設計と動作原理を明確に示しています。

詳細な動作原理

仕様

サーキットブレーカーにはそれぞれ独自の特性があり、それに基づいて適切なモデルを選択します。

サーキットブレーカーの主な技術的特徴は次のとおりです。

定格電圧（Un）。この値は製造元によって設定され、デバイスの前面パネルに表示されます。
定格電流 (In)。これも工場で設定されており、保護が動作しない最大電流値を表します。
レリーズの定格動作電流（Ipн）。ネットワーク内の電流が 1.05*Irn または 1.2*Irn の値に増加すると、しばらくの間動作しなくなります。この値は定格電流よりも低くなければなりません。
短絡（短絡）時の応答時間。短絡が発生すると、この電流がデバイスに一定時間流れた後 (動作時間)、機械はオフになります。こちらもメーカー取付です。
限界スイッチング容量サーキットブレーカー。デバイスが正常に機能できる通過短絡電流の値。
動作電流の設定。超過した場合与えられた値デバイスは即座にトリガーして回路を切断します。ここで、製品は B、C、D の 3 つのタイプに分かれています。最初のタイプは、長い電力線を設置するときに使用され、動作範囲はリリース (Irn) の定格動作電流 3 ～ 5 です。タイプ C デバイスは 5 ～ 10 の値の範囲で動作し、照明回路で使用されます。タイプ D は、変圧器と電気モーターを保護するために使用されます。動作範囲は 10 ～ 20 Irn です。

一般的分類

家庭用サーキットブレーカーの最も一般的な分類についても説明します。現在、製品は通常、次の基準に従って分類されています。

サーキットブレーカーとは何ですか?

サーキットブレーカー(自動) は、電気ネットワークを過電流から保護するように設計されたスイッチングデバイスです。短絡や過負荷から保護します。

「スイッチング」の定義は、このデバイスが電気回路をオンまたはオフにする、つまりスイッチを切り替えることができることを意味します。

自動サーキットブレーカーには、電気回路を短絡から保護する電磁リリースと、回路を過負荷から保護するために電磁リリースに加えて熱リリースが使用される複合リリースが付属しています。

注記： PUE の要件に従って、家庭用電気ネットワークは短絡と過負荷の両方から保護される必要があります。家庭用配線リリースを組み合わせた自動機械を使用する必要があります。

自動スイッチは、単極 (単相ネットワークで使用)、2 極 (単相および二相ネットワークで使用)、および 3 極 (三相ネットワークで使用) に分かれています。また、4 極もあります。ポールサーキットブレーカー (システムを備えた三相ネットワークで使用可能) アース TN-S).

サーキットブレーカーの設計と動作原理。

以下の図は、 サーキットブレーカー装置統合リリースの場合、つまり電磁放出と熱放出の両方を備えています。

1、2 - それぞれワイヤを接続するための下部と上部のネジ端子

3 - 可動接点。 4 - アークチャンバー。 5 - フレキシブル導体（サーキットブレーカーの可動部分を接続するために使用）。 6 - 電磁リリースコイル。 7 - 電磁リリースのコア。 8 - 熱リリース（バイメタルプレート）。 9 — リリース機構。 10 - コントロールハンドル。 11 — クランプ (機械を DIN レールに取り付けるため)。

図の青い矢印は、サーキットブレーカーを流れる電流の方向を示しています。

サーキットブレーカーの主な要素は、電磁気と熱の放出です。

電磁解除短絡電流から電気回路を保護します。これは、中心にコア (7) を備えたコイル (6) であり、特殊なスプリングに取り付けられています。通常の動作では、電磁誘導の法則に従ってコイルを通過する電流により、コアを引き付ける電磁場が生成されます。コイルの内側ですが、この力は電磁場コアが取り付けられているスプリングの抵抗を克服するには十分ではありません。

短絡時には、電気回路内の電流が遮断器の定格電流の数倍に瞬時に増加します。この短絡電流は電磁リリースのコイルを通過し、コアに作用する電磁界を増加させます。その引込み力が抵抗バネを克服するのに十分な値までコイル内を移動すると、コアが回路ブレーカーの可動接点を開き、回路への通電が遮断されます。

短絡が発生した場合（つまり、電流が瞬間的に数回増加した場合）、電磁リリースによって電気回路が数分の1秒で切断されます。

放熱過負荷電流から電気回路を保護します。電気機器の合計電力が超過すると、過負荷が発生する可能性があります。許容荷重このネットワークの損傷は、ワイヤの過熱、電気配線の絶縁破壊、およびその故障につながる可能性があります。

熱リリースはバイメタルプレート (8) です。バイメタルプレート - このプレートは2枚のプレートからはんだ付けされていますさまざまな金属（下図の金属「A」と金属「B」）は、加熱時の膨張係数が異なります。

サーキットブレーカーの定格電流を超える電流がバイメタルプレートを通過すると、プレートは加熱され始めますが、金属「B」は加熱されるとより高い膨張係数を持ちます。加熱されると、金属「A」よりも速く膨張し、バイメタルプレートが曲がるときに湾曲し、解放機構 (9) に影響を及ぼし、可動接点 (3) が開きます。

熱放出の応答時間は、機械の定格電流の電気回路網内の過剰電流の量に依存します。この超過が大きければ大きいほど、放出はより速く動作します。

一般に、熱放出は回路ブレーカーの定格電流の 1.13 ～ 1.45 倍の電流で動作しますが、定格電流の 1.45 倍の電流では、熱放出は 45 分 - 1 で回路ブレーカーをオフにします。時間。

負荷がかかっている状態で回路ブレーカーがオフになると、可動接点 (3) 上で電気アークが形成され、接点自体に破壊的な影響を及ぼします。また、スイッチング電流が高くなるほど、電気アークは強力になり、その影響も大きくなります。破壊的な効果。効果。サーキットブレーカーの電気アークによる損傷を最小限に抑えるために、電気アークは、平行に設置された個別のプレートで構成される消弧室 (4) に送られ、電気アークがこれらのプレートの間に落ちると、粉砕されて消火されます。

3. サーキットブレーカーのマーキングと特性。

VA47-29- サーキットブレーカーの種類とシリーズ

定格電流 — 最大電流回路ブレーカーが問題なく長時間動作できる電気ネットワーク。緊急停止鎖。

定格電圧— 回路ブレーカーが設計された最大ネットワーク電圧。

PKS— サーキットブレーカーの究極の遮断容量。この図は、特定の回路ブレーカーの機能を維持しながらオフにすることができる最大短絡電流を示しています。

この場合、PKS は 4500 A (アンペア) で示されています。これは、4500 A 以下の短絡電流 (短絡) で回路ブレーカーが電気回路を開いて良好な状態を維持できることを意味します。、短絡電流の場合。この数値を超えると機械の可動接点が溶着する可能性があります。

トリガー特性— サーキットブレーカー保護の動作範囲と、この動作が行われる時間を決定します。

たとえば、この例では特性「C」を持つマシンが提示されており、その応答範囲は 5·I n ～ 10·I n です。 (I n - 機械の定格電流)、つまり 5*32=160A から 10*32+320 まで、これは、私たちの機械が 160 ～ 320 A の電流ですでに回路を瞬時に切断することを意味します。

4. サーキットブレーカーの選択

マシンの選択は、次の基準に従って行われます。

— 極数別:単相ネットワークには単極と二極が使用され、三極と四極は単相ネットワークに使用されます。三相ネットワーク.

— 定格電圧別:サーキットブレーカーの定格電圧は、保護する回路の定格電圧以上である必要があります。

U名目。 AB⩾ U名目。ネットワーク

— 定格電流による：サーキットブレーカーの必要な定格電流は、次の 4 つの方法のいずれかで決定できます。

私たちの助けを借りて。
私たちの助けを借りて。
次の表を使用します。

次の方法を使用して自分で計算してください。

サーキットブレーカーの定格電流は、保護する回路の定格電流以上である必要があります。この電気ネットワークが設計されている電流:

私名目。 AB⩾ 私計算。ネットワーク

電気ネットワーク (I 定格ネットワーク) の計算電流は、当社の電流を使用して決定することも、次の式を使用して自分で計算することもできます。

私計算。ネットワーク= Pネットワーク/(Uネットワーク *K)

ここで、P network - ネットワーク電力、ワット。 U ネットワーク - ネットワーク電圧 (220V または 380V); K - 係数 (単相ネットワークの場合: K=1、三相ネットワークの場合: K=1.73)。

ネットワーク電力は、家のすべての受電器の電力の合計として定義されます。

Pネットワーク=(P 1 + P 2 …+ Pn)*K s

どこ： P1、P2、Pn- 個々の電気受信機の電力。 Ks— 同時にネットワークに接続されている受電器が 1 つだけ、または受電器のグループがネットワークに接続されている場合の需要係数 (K c = 0.65 ～ 0.8) K c = 1。

使用が許可される最大電力は、たとえば次のようにネットワーク電力として取得することもできます。技術仕様、プロジェクトまたは電力供給契約（ある場合）。

主電源電流を計算した後、最も近いより大きな値を採用します。機械の定格電流の標準値: 4A、5A、6A、8A、10A、13A、16A、20A、25A、32A、40A、50A、63Aなど。

注: 上記の方法に加えて、必要なサーキットブレーカーの計算を簡素化することもできます。

上記の式を使用して、ネットワーク電力をキロワット単位 (1 キロワット = 1000 ワット) で決定します。

P ネットワーク =(P 1 + P 2 ...+ P n)*K s、kW

2. 計算されたネットワーク電力に変換係数 ( Kp）等しい： 1,52 -380ボルトネットワーク用または 4,55 — 220 ボルトのネットワークの場合:

私ネットワーク= Pネットワーク*Kp、アンペア

3. 以上です。ここで、前のケースと同様に、ネットワーク電流の結果の値を、マシンの定格電流の最も近い高い標準値に四捨五入します。

そして結論としては 応答特性を選択する(上記の特性表を参照)。たとえば、家全体の電気配線を保護するために回路ブレーカーを設置する必要がある場合、電気照明とソケットのグループが 2 つの異なる回路ブレーカーに分割されている場合は、特性「C」を選択します。特性「B」の回路ブレーカー、および特性「C」のソケット用。電気モーターを保護するために回路ブレーカーが必要な場合は、特性「D」を選択してください。

計算の例を次に示します。次のパンタグラフがある家があります。

800ワット（W）（0.8kWに相当）の洗濯機
電子レンジ - 1200W
電気オーブン - 1500 W
冷蔵庫 - 300W
コンピューター - 400 W
電気ケトル - 1200W
テレビ - 250W
電気照明 - 360 W

主電源電圧: 220 ボルト

需要係数を 0.8 とします。

この場合、ネットワーク電力は次のようになります。

サーキットブレーカー (「サーキットブレーカー」とも呼ばれる) は、短絡または電流が特定の値を超えた場合に、それが搭載されている電気回路を切断するように設計されています。

サーキットブレーカーの動作は、熱または電磁原理。最新のスイッチのほとんどがこれらの原則の両方を同時に使用していることは注目に値します。図 1 は、これがどのように機能するかを説明しています。

機械の接続点（A-B）間を流れる電流は、電磁石コイル L とバイメタル板 2 を通過します。許容値電流が流れると、バイメタルプレートが加熱され（熱原理）、変形し、電気回路を開くデバイスであるリリースSが作動します。ただし、ここにはかなり高い慣性があり、それによって決定されます。大事な時間熱放出の活性化。

コイル L を流れる電流が大幅に超過すると電磁解放がトリガーされ、これによりコア 1 が動き、これが接点 S にも作用してスイッチが動作します。これは非常に迅速に起こります。

したがって、回路ブレーカーのリストされた動作原理を組み合わせることで、瞬間的ではないものの、かなり長期間にわたる過剰電流（熱）と、たとえば短絡（電磁気）中の電流の急激な大幅な増加を監視することが可能になります。）。

サーキットブレーカーの選択

サーキットブレーカーを選択する前に、その主な技術的特性をよく理解しておく必要があります。これを行うことをお勧めします具体例(図2)。

スイッチを見ると、本体にいくつかのマークが付いているのがわかります。

商標（メーカー）、下記カタログまたはシリアルナンバー。評判や品質の観点から、メーカーに興味があるかもしれません。
シリアル番号は、そのような番号を示します。技術特性動作サイクル数、保護クラス、振動負荷に対する耐性などのサーキットブレーカー。つまり、非常に具体的です。参考情報。ただし、これはスイッチの遮断容量の特徴でもあるため、慎重に考慮する必要があります。

上部にある英数字のインデックスは、定格電流 (In) (ここでは 10 アンペア) と、瞬間的なトリップ (スイッチオフ) 電流 (Ic) を決定するタイプ (クラス) を決定します。
- B (Ic=3*In から 5*In 以上) - 十分な期間使用される電力線自身の抵抗によって短絡電流が大幅に制限されます。
- C (Ic=over 5*In ～ 10*In) - 最も一般的なタイプで、誘導負荷の低い家庭用電線に適しています。
- D (Ic=10*In 以上 20*In) - 強力な電気モーターや、大きな突入電流 (誘導負荷) を伴うその他のデバイスの電源回路の保護に推奨されます。
その下には、動作電圧の制限とそのタイプ、交流 (~) または定数 (-) が示されています。