低圧回路の保護装置【種類・原理】

今回は低圧回路で利用される保護装置についてまとめていきます。

低圧回路で使用される保護装置

MCCB,NFB

MCCB(Molded Case Circuit Breaker)は、配線保護用遮断器のことになります。その名の通り、配線保護のために利用されるものとなります。過電流による配線の発火を防止します。MCCBと紛らわしいMCB(Miniature Circuit Breaker)は、家庭用に使われている小形の遮断器に限定した呼び方になります。

NFB(No Fuse Breaker)はMCCBのことで、三菱電機などの製品名称になります。

保護装置が作動して一次側と二次側を物理的に切り離すことをトリップといいます。MCCBのトリップ機構には、①熱動-電磁式②完全電磁式③電子式があります。

MCCBの仕様にAF(アンペアフレーム),AT(アンペアトリップ)というのがあります。
AFはMCCBが耐えられる電流,ATはMCCBがトリップする電流となります。

サーマルリレー

サーマルリレー内部にはヒータとバイメタルが入っており、過電流による熱の発生でトリップする。

商用電源→MCCB→マグネット→サーマル→モーターという構成にするのが一般的であり、モーターの保護はMCCBだけではなく、サーマルリレーを利用します。つまり、短絡保護はMCCBの役割で、モーターの温度上昇保護はサーマルリレーの役割です。

通常はモーターの定格電流にサーマルの整定値を設定します。モーターの定格電流[A]はだいたい定格容量[kW]×4くらいになります。

サーマルの動作特性でホットスタートとコールドスタートという用語があります。
コールドスタート:電源投入直後の特性
ホットスタート:100%負荷連続運転後の特性
要するに、モーターを回していないためサーマルに電流が流れておらず冷えた状態からの特性orモーターを回してるのでサーマルに電流が流れてあったまっている状態からの特性ということになります。

また、サーマルがトリップしても自動で復帰するオートリセット機能を有するものもあるので、選定時には注意が必要です。

サーキットプロテクタ

サーキットプロテクタもMCCB同様に過電流によってトリップする装置になります。動作原理もMCCBと同様です。MCCBは配線保護が目的であるのに対して、サーキットプロテクタは電気機器の保護が目的になります。

このため、商用電源→MCCB→サーキットプロテクタ→電気機器というふうに接続されます。

ヒューズも同様の役割で使用されます。ヒューズの場合は一回トリップすると素子の交換が必要ですが、サーキットプロテクタは素子の交換が不要です。また、サーキットプロテクタはスイッチの機能も兼ねており、ヒューズに比べて電源切りが容易で分かりやすいです。

漏電ブレーカー

漏電ブレーカーはELB(Earth Leakage Circuit Breaker)と略され、漏電による漏れ電流を検出して回路を自動的に遮断する機能をもつ遮断器のことです。通常のMCCBと同様の機能も合わせ持つことが多いです。

零相変流器が内部に組み込まれており、漏電ブレーカーから装置へ送った電流と装置から漏電ブレーカーに帰ってきた電流の差が大きくなるとトリップします。

保護装置利用時の注意

低圧回路の保護装置利用時の注意点として次のようなものがあります。

・装置や配線の定格や許容電流などに応じて適切に容量を選定する。
経年劣化により保護装置が適切に動作しない可能性がある。
保護装置がトリップした際には、トリップの原因が分かるまで復帰してはいけない。
 遮断が間に合わず電気回路が損傷する恐れがある。
MCCBがトリップしていても、一次側に電圧が印加されている。
 感電する恐れがあるので、接触しないように作業する必要がある。

おわりに

今回は低圧電気回路の保護装置についてまとめました。電気設備の実務をする人ならば当然の知識ですが、私は学生の頃全く知りませんでした。

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