DC 回路ブレーカー - KDM スチール

これらは、直流電流が供給される回路の短絡や過電流から保護する機械式スイッチです。障害が発生した場合に DC 電気システムの電流の流れを遮断するように設計されています。

電流を制限し、過電流によって発生するアークを消すメカニズムを採用しており、これにより回路の差動タイミングが大幅に改善されます。

DC用回路ブレーカーの基礎

DC 回路ブレーカーシンボル

これらの記号は主に電気回路.

· DC回路ブレーカー配線図

ただし、配線図の場合は、次のような 3D 画像が見つかります。

DCシステムにおける回路遮断器の機能

名前からわかるように、私たちはそのようなものを使用しています電気ブレーカー直流で動作するシステムを保護するため。このようなシステムは、AC システムとは異なり、一定の電圧出力を持ちます。

磁気原理と熱原理を組み合わせて DC システムを保護します。電流が定格値を超えると、熱保護機能によってブレーカーがトリップします。

回路内で発生するあらゆる電流障害を一時的に阻止するように設計されています。また、過剰な電圧によって発生するアークを迅速に消火する役割も果たします。

ブレーカーの熱保護は、システム内の過負荷電流に対するフェイルセーフです。強い故障電流に対処する場合、急速な磁気保護によりブレーカーが作動する.

DC 回路に一定の電流が流れるということは、接点が限界を超えて完全に開いている必要があることを意味します。これは、過剰な電流の流れが完全に遮断されることを保証するためです。

これは、ブレーカーが DC システムをあらゆる障害や短絡から保護することを意味します。このような短絡は、過負荷よりも大きくなる傾向があります。

DC回路ブレーカーの種類

DCアーク抑制回路ブレーカー

アーク抑制に関しては、DC アークが最も困難です。当社は直流を継続的に供給するため、非常に広いギャップでも非常に安定しています。

アークの影響を減らすには、スイッチング機構が接点を非常に速く分離するようにする必要があります。これにより、開いたときにアークを消す空気ギャップが作成されます。

ブレーカーの接点は、開くときに直面する同じ問題を回避するために、非常に高速に動作する必要があります。製造元は常にブレーカーの DC 定格を示しています。

このブレーカーに短絡が発生すると、動作電流が増加して短絡電流になります。これはすべて、短絡ループのインダクタンスと抵抗に依存します。

高速DC遮断器

これらのブレーカーは主に牽引変電所やユニットに適用され、最大定格値に達する直前に電流を遮断するように設計されています。

短絡が発生すると、定格値を超える電流レベルによってブレーカーが作動し、電流が制限されて最終的に遮断されます。

DCソリッドステート回路ブレーカー

このブレーカーは、電気機械式ブレーカーの高度な代替品です。可動部品を、急速な電流遮断による電力制御に使用される半導体に置き換えています。

高度なソフトウェア技術により、非常に短い中断の後でも数秒で障害を解消できます。主に、障害によるダウンタイムの影響を軽減するために、エネルギー貯蔵システムを備えた電力網で使用されます。

中断中にアークフラッシュは発生しません。これは、放出されるエネルギーがゼロだからです。

高電圧DC回路ブレーカー

HVDC ブレーカーは、高電圧 DC 回路の故障電流保護という唯一の目的を果たします。DC 回路の電流と電圧がゼロになることはないことに注意してください。

つまり、接点が分離している間、電流と電圧は通常、接点間で非常に高くなります。接点はアーク放電によって過熱し、ブレーカーが破壊されてしまいます。

これに対抗するために、このブレーカーと並列に低電流回路を導入します。回路を遮断するために、回路内に人工的にゼロ電流を生成します。

電流と電圧のレベルはアークの強さに正比例することが分かっているので、外部回路を使用します。これにより、故障電流がゼロになった直後に回路が切断されます。

磁気直流遮断器

これは過電流保護装置の一種です。内部の小型磁石を使用して接点を閉じたり開いたりするように設計されています。

鉄製のプランジャーを囲む密閉ワイヤコイルで構成されており、プランジャーには接点も固定されています。

コイルに電流が流れると、接点がコイルに引き寄せられます。このメカニズムにより、ソレノイド接点が閉じたり開いたりします。

定格電流値を超えると、非常に強い磁気吸引力によってトリップレバーが作動し、回路が開きます。過負荷を取り除いた後、トリップレバーハンドルをリセットすると回路が閉じます。

熱式DC回路ブレーカー

このラッチ機構には、バイメタルストリップが接続されています。バイメタルストリップは、2 つの異なる金属コンポーネントが異なる速度で膨張することで熱に反応します。

バイメタルストリップが接点から離れて曲がると回路が開きます。回路の直接的な加熱は回路電流によって行われ、間接的には高回路電流による温度上昇によって行われます。

押しボタンを使用して回路ブレーカーをリセットするには、バイメタルストリップを冷却する必要があります。これは通常の室温で発生します。

熱磁気式直流遮断器

このブレーカーには 2 つのメカニズムが採用されています。過負荷保護は熱トリップによって実現され、磁気トリップによって短絡が防止されます。

逆時間ブレーカーとも呼ばれます。名前が示すように、過負荷が大きいほどブレーカーが開く時間が短くなります。

過負荷が発生すると、過剰な電流によって熱が発生します。バイメタル要素がこれを拾い、定格を超えるとブレーカーが作動します。

短絡が発生した場合、電磁センサーが故障電流を検出し、回路を切断することで対応します。

ハイブリッドDC回路ブレーカー

これは、異なるブレーカータスクを実行するために並列に構成された 3 つの独立した分岐を持つ DC ブレーカーです。最初の分岐には、公称電流を伝達するために使用される機械式スイッチがあります。

また、伝導損失によって機械的な回路ブレーカーのように機能する金属製の接点も備えています。2 番目のブランチは、半導体を使用して効率的なスイッチング操作を実行します。

3番目の分岐の唯一の目的は過渡電圧を抑制することです。金属酸化物バリスタ（MOV）そしてそれらはシステムの磁気エネルギーも吸収します。

極数

2極DC回路ブレーカー

2 つの極があり、負荷を分離する機能により回路を短絡から保護します。エネルギー貯蔵によく使用され、通常はインバータとバッテリーの間に配置されます。

4極DC回路ブレーカー

1 つの中性極と他の極で回路保護を提供する独自の設計です。不適切な電流を検出すると、直ちにすべての極がトリップして切断されます。

3 相および 4 相配線のアプリケーションでは極性の影響を受けません。病院など、保護を必要とする電気機器を使用する場所では重要です。

DCミニサーキットブレーカー/DCミニチュアサーキットブレーカー

DCの設計 MCCB 直流を使用する専用の回路ブレーカーです。電気機器を短絡や過電流から保護します。

動作と機能は AC MCB と類似していますが、適用範囲が異なります。

DC MCB は主に太陽光発電 (PV) などの直流で動作するシステムに適用されます。ブレーカーは 12 ～ 500V の電圧範囲内で動作します。

ブレーカーにはプラスとマイナスの記号が記されています。さらに、電流の方向も示されています。

DC モールドケース回路遮断器

私たちは主にDCを使用します MCCB エネルギーの貯蔵を必要とする用途に最適です。また、産業用 DC 回路で使用するのにも最適です。

DCエアサーキットブレーカー

他のブレーカーと同様に、電気機器の過電流や短絡に対する保護を提供します。保護メカニズムは主に、空気の噴射を使用してアークの影響を制限することです。

その動作原理は、通常の回路ブレーカーとは異なります。奇妙ですが、これを見てください。アークを遮断するときに、供給電圧を与えるのではなく、アーク電圧を生成します。

アーク電圧は、アークを維持するために必要な最小の電圧です。電圧を上げる方法の 1 つは、アークをさまざまなシリーズに分割することです。

また、アーク経路が長くなり、抵抗が増加する可能性があります。これにより、経路全体で追加のアーク電圧が必要になるため、電圧が増加します。

ブレーカーには 2 組の接点があり、主な銅接点が電流を流します。もう一方の接点はカーボン製です。

ブレーカーが開いた直後に最初に開くのはメイン接点ですが、アーク接点はそのまま残ります。接点が分離するとすぐにアーク放電が始まります。

直流用遮断器の部品

さまざまなタイプの回路ブレーカーのコンポーネントは基本的に同じです。

詳細を見てみましょう:

フレーム – 通常、非常に強くて硬いです。主な目的は、内部の部品を環境の過酷な条件から保護することです。また、断熱効果もあります。

トグル/ハンドル – 通常は DC ブレーカーを開閉するために使用されます。大型ブレーカーの場合、オペレーターは保護のために 2 段階のプロセスを使用できます。

連絡先 – 接続されると、電流の流れを制御します。低電圧ブレーカーでは、接点はアーク遮断を収容するチャンバー内にあります。

アーク消火器 – 故障によりブレーカーが作動すると、発生したアークが消えます。アークの発生を防ぐことはできないため、ブレーカーでできるのはアークを制御することだけです。

トリップユニット – 短絡または過負荷が長時間続くと、トリップユニットによって操作機構が開きます。電子式または電気機械的に作動します。

DC回路遮断器の動作原理

DC ブレーカーの主な機能は、故障電流または過電流から回路を保護することです。これを実現するために、熱保護メカニズムまたは磁気保護メカニズムのいずれかを使用します。

過電流が発生すると、DC ブレーカーは熱保護によってトリップします。これは、電流がブレーカーの定格値を超えたことを意味します。

加熱されると膨張する 2 種類の金属で作られたバイメタルストリップを備えています。この膨張の差によりバイメタルストリップが曲がり、接触器との接触が切断されます。

熱保護機構は過負荷電流に対してのみ機能します。これは、従来の動作電流を超えたことを意味します。

磁気保護は、回路に大きな故障電流がある場合に使用されます。DC 回路ブレーカーがトリップし、動作は迅速かつ即時に行われます。

ハンドルまたはトグルを使用して回路ブレーカーをオンに戻すことができます。これは、過負荷または短絡を修正した後に行う必要があります。

DC回路ブレーカー定格

適切な DC 回路を決定するには、電気システムの合計電圧定格を考慮する必要があります。すべてのポートから適用可能な最高電圧を取得することで、このような定格を計算できます。

電圧を計算する際には、ブレーカーと電圧分配をどのように統合するかも考慮する必要があります。ブレーカーの電圧定格は、すべての最終用途の要求に対応できる十分なものでなければなりません。

ブレーカーのアンペア数も定格において非常に重要です。負荷要件に基づいて、ブレーカーは 100% で動作する必要があります。

ただし、負荷電流が 120% のブレーカーを選択すると、最大限の動作を実現できます。これにより、電力システムから放出される熱を緩和するのに役立ちます。

DC回路ブレーカーのサイズ

DC 回路ブレーカーのサイズを決定するのは非常に困難な作業です。しかし、決して不可能な作業ではありません。

ブレーカーのサイズは、必要な負荷電流に対応できる大きさでなければならないことは十分承知しています。ブレーカーのサイズが小さすぎると、電気火災が発生するリスクがあります。

心配はいりません。いくつかのルールに従うだけで、DC ブレーカーのサイズを適切に決めることができます。

彼らです：

80% ブレーカールール

基本的に、この規則では、定格電流容量は 80% までしか使用できないとされています。40A ブレーカーの例を見てみましょう。

許容できる最も安全な最大電流は 32A です。この安全対策により、ブレーカーが焼損するのを防ぎます。

ワット数からアンペア数を計算する

使用するすべての電子機器には定格ワット数が表示されています。2000W のトースターを例に挙げてみましょう。

ブレーカーのサイズはアンペアで決まるため、ワット数をアンペアに変換する必要があります。240V で供給すると仮定すると、電流は 2000W/240v となり、8.33A になります。

これら 2 つのルールを順守できる場合は、ブレーカーサイズの計算は簡単です。次に、例を使用してブレーカーサイズを計算します。

8.33A を消費する 2000W トースターを考えてみましょう。80% ブレーカールールを適用すると、8.33A になります。

回路ブレーカーのサイズを決定するには、1.25 の係数を取り、それに消費電流を掛けます。これにより、最小ブレーカーサイズは 8.33A × 1.25 = 10.42 アンペアになります。

ブレーカーの電流容量は最低でも 10.42 である必要があるため、15 アンペアのブレーカーサイズを使用することもできます。つまり、240V で供給される 2000W トースターには 15A のブレーカーが必要になります。

この方法でブレーカーのサイズを手動で算出できます。ただし、より高速で簡単な最新の動的計算機もあります。

より大きな電流を消費する場合は、30 A または 50 A のブレーカーを 2 つ並列に接続します。これにより、ブレーカー全体の電流容量が増加します。

DC用遮断器の熱磁気トリップ

電気回路で定格電流値を超えると、熱保護によってブレーカーが作動します。熱ブレーカーには、膨張の異なる 2 つの金属を持つバイメタルストリップがあります。

過剰電流による熱によりバイメタルストリップが曲がり、接触器との接触が切断されます。これにより、電流の流れが遮断され、回路が切断されます。

電流によって発生する熱がバイメタルストリップにとって大きすぎるため、トリップが急速に起こります。これは、動作電流を超える過負荷電流に対するブレーカーの保護機構です。

DC MCB 回路遮断器とモールドケース回路遮断器 (MCCB) の比較

これらの略語は驚くほど似ているかもしれませんが、だまされてはいけません。それぞれの用途をよりよく理解するために、いくつかの違いを見てみましょう。

まず、それらの主な違いは容量です。MCB の電流定格は 100A 未満で、遮断定格は 1800A を超えません。

さらに、これらは主に低回路に適用されるため、トリップ特性を調整することが不可能になります。

一方、MMCB のトリップ特性は簡単に調整できます。主に高回路アプリケーションで使用されるため、アプリケーションに応じて約 10 ～ 2500 A のアンペア範囲を提供します。

遮断電流範囲は 10000 ～ 200000 A と非常に大きく、モーター操作のリモートコマンドに簡単に応答します。

DC 回路ブレーカーと AC 回路ブレーカー

DC と AC はどちらも動作原理は同じですが、電流が異なります。どちらも磁気保護技術と熱保護技術を使用しますが、直流と交流で異なります。

また、注目すべき点は、両方のブレーカーのアーク消弧点が AC ブレーカーの方が低いことです。これは、DC の連続電圧によって、中断しにくい一定のアークが確保されるためです。

結果はどうなりますか? DC ブレーカーには追加のアーク消弧対策が施されています。アークが延長され消散するため、遮断がはるかに簡単になります。

対照的に、AC 回路ブレーカーではアークの遮断が非常に簡単です。振幅振動により、すべてのサイクルがゼロになり、遮断が簡単に発生します。

DCシステムにおける回路遮断器の用途

· 直流電力伝送用遮断器

高電圧 DC ブレーカーは、長距離の電力伝送時に保護を提供します。AC/DC または DC/AC の変換に必要な端子はコストが高く、保護する必要があります。故障電流は接続された機器に損傷を与える可能性があるため、ブレーカーが必要です。

· DCモーター回路ブレーカー

ブレーカーは、さまざまな用途の DC 電気モーターを保護します。そのほとんどは、DC を使用した制御回路により、応答時間が速く自動化されています。これらすべてを保護するには、DC ブレーカーが必要です。

· DCソーラーサーキットブレーカー

ソーラーパネルは通常、複数の直列回路に組み立てられます。回路全体にとって非常に重要であるため、すべての回路に DC 回路ブレーカー保護が必要です。

DC用ブレーカーの選び方

市場にはさまざまな DC 回路ブレーカーが販売されています。このようなオプションがあれば、選択が容易になります。

ただし、最も適切なものを決定する前に、次のような質問を自問してみてください。

対象デバイスの現在の定格は何ですか?
ブレーカーには何極必要ですか?

デバイスの電圧要件は何ですか?

回路の合計電流はいくらですか?
異常な動作条件は何ですか?

よくある質問

· AC 回路ブレーカーは DC システムで使用できますか?

AC システムと DC システムを考慮すると、両方の加熱効果は同じであると結論付けることができます。ただし、同じ RMS 値でも、さまざまなパラメータが含まれます。

AC と電圧を例に挙げてみましょう。回路への影響は、同じ電圧を持つ DC 電源とは異なります。

したがって、このような回路で AC ブレーカーを使用することは実用的ではありません。同じ原則が、AC 回路で DC ブレーカーを使用する場合にも当てはまります。

さて、ここで起こっている事実を詳しく見ていきましょう。

さらに、同じ電圧供給を考慮すると、通常、AC システムでは DC システムに比べて優れた絶縁が必要になります。

これは、絶縁材料を評価する際、特に定格電圧と反対の電圧にさらされた場合に異なる反応が起こることを意味します。

DC ブレーカーは周波数がなく、電流値が一定です。

その後、方向は電流や電圧の影響を受けません。結果的に、DC ブレーカーを AC 回路で使用すると、ブレーカーの接点がより速く溶けます。

· DCブレーカーとACブレーカーのアーク

DC ブレーカーを使用して回路を遮断すると、接点に一定の電子の流れが発生します。これは、印加電圧による前方への推進力によって強化されます。

その効果はアークの発生です。電子の運動量により、AC ブレーカーに比べてアークが強くなります。

また、AC ブレーカー内の電子供給は流れやすいため、電流と印加電圧の不安定な状態に注意する必要があります。

これは、ピークからピークまで振幅が変動することを意味します。ピークは正からゼロになり、その後負になり、再びゼロに戻ります。

その結果、振動歪みによって運動量が生成されます。これにより、AC ブレーカーで生成されるアークは DC ブレーカーで生成されるアークよりも弱くなります。

· DC 回路ブレーカーは方向性がありますか?

通常、DC 回路では電流は一方向にのみ流れます。つまり、DC ブレーカーも一方向である必要があります。

これにより、ブレーカーは指定された方向にのみ充電の流れを許可するようになります。極性を逆にすると、電気機器が損傷し、重大な安全上の問題が発生する可能性が高くなります。

DC ブレーカーは、電流が低いときにアーク電圧によって電流を遮断できるように設計されています。