ミニチュアサーキット ブレーカーの構造: 主要コンポーネント、動作および種類

小型サーキットブレーカーの構造が保護性能を決める理由

最終配電回路の配線障害を想像してください。予想される短絡電流は 10 ミリ秒未満で 6 kA 以上に上昇する可能性があり、小型回路ブレーカー (MCB) がそれを遮断するのに必要な時間はわずか数ミリ秒です。ブレーカーが成功するかどうかは、その構築方法にかかっています。

MCB の構築は、意図的に設計された一連の機械的イベントと熱的イベントによって行われます。一般的な MCB には、成形絶縁ハウジング、接点セット、過負荷保護用のバイメタル ストリップ、短絡保護用のソレノイド、アーク シュート、および接続端子が含まれています。これらの部品がどのように構築および配置されているかを理解すると、障害状態でブレーカーがどのように動作するか、および選択ミスがなぜ発生するかを予測できます。

短い答えは次のとおりです。 バイメタル ストリップは過負荷に対して MCB に遅延した反時間応答を与え、ソレノイドは短絡に対して瞬時の応答を与えます。 ;次に、アーク シュートは、ブレーカーが高電流障害をきれいにクリアするか、定格遮断容量で故障するかを判断します。

ミニチュアサーキットブレーカの主要構成部品

MCB はメーカーや定格によって異なりますが、物理的な構成要素は業界全体で一貫しています。各サブアセンブリは、保護の個別の段階を処理します。

モールドハウジングと端子

ハウジングは熱硬化性絶縁材料で成形されており、通常はトリップ中に内部温度が上昇しても剛性を保つ難燃性樹脂が使用されます。機械的強度、電気絶縁性を備え、通電部分との偶発的な接触に対する保護を提供します。ライン端と負荷端の端子は通常、ネジまたはケージ クランプ タイプで、ブレーカが受け入れることができる導体サイズに合わせて定格されています。ハウジングはまた、トリップトグルをガイドし、前面に電気定格が印刷されています。

接点方式と操作機構

ブレーカーの心臓部は、銀ベースの合金で作られた一対の接点で、1 つは固定、もう 1 つは可動です。閉位置では負荷電流が流れ、故障発生時の溶着に耐える必要があります。可動接点は、エネルギーを蓄えるバネ仕掛けの機構にリンクされています。ラッチが解放されると、ユーザーがトグルをどれだけゆっくり動かしたかに関係なく、そのエネルギーによって接点が非常に早く分離されます。接点の開放速度、接点の圧力、接点の材質の品質が、信頼できるブレーカーと数回のトリップで接点を損傷するブレーカーを分ける主な要因です。

バイメタルストリップをベースにしたサーマルトリップ機構

熱トリップには、異なる熱膨張係数を持つ 2 つの金属を接合したバイメタル ストリップが使用されます。負荷電流はストリップ、またはその周囲の小さなヒーターを通過し、電流が定格値を十分に超えると、ストリップが曲がり、ラッチが解放されます。これにより、おなじみの反時間特性が生じます。つまり、軽度の過負荷はトリップするまでに数分かかりますが、重い過負荷は数秒でトリップします。このストリップの校正と、ユニット間での一貫性によって、ブレーカーが迷惑なトリップなしにケーブルを保護するかどうかが決まります。

ソレノイドによる磁気トリップ機構

短絡の場合、熱応答は非常に遅すぎます。磁気トリップは、線電流を流すソレノイド コイルとバネ仕掛けのプランジャーで構成されます。コイルに故障電流が急増すると、磁界がプランジャーを引っ張り、ほぼ瞬時に (通常は数ミリ秒以内に) 機構をトリップさせます。ソレノイドのピックアップしきい値は、ブレーカーのタイプ (トリガーするために必要な定格電流の回数に応じて B、C、または D) を定義します。

消弧システム

負荷がかかって接点が離れると、接点間にアークが形成されます。アーク シュートは通常、成型チャンバー内の脱イオンプレートのスタックであり、アークを小さなアークに分割し、冷却し、アークが維持できなくなるまで電圧を高めます。 MCB のコンパクトな幅内では、このシュートの形状が破壊能力の制限要因となります。同じ定格電流を持つ 2 つのブレーカーの kA 定格が大きく異なる場合があるのはこのためです。消弧設計が優れているほど、ブレーカーが安全に遮断できる短絡電流が大きくなります。

構造がトリップ動作を引き起こす仕組み

これらのコンポーネントを念頭に置くと、操作シーケンスを理解しやすくなります。

過負荷: 制御された熱遅延

回路が定格より 20% 多い電流を消費すると仮定します。バイメタル ストリップはゆっくりと温まって曲がり、過負荷の大きさに応じた遅れの後にラッチが解放されます。過負荷が長く続くか、その値が大きいほど、遅延は短くなります。この遅延は意図的なもので、モーターの始動やコンデンサの充電などの無害な突入電流がトリップせずに通過します。

短絡: 磁気による瞬時の解除

実際に短絡が発生すると、電流が定格値の何倍にも跳ね上がります。ソレノイドはサージを感知し、直ちにプランジャーを引き、サーマルストリップを完全にバイパスします。その結果、急速な遮断が発生し、障害が発生した回路に供給されるエネルギーと貫通電流が制限されます。

旅行後のリセット

障害が解消されると、バイメタル ストリップが冷却され、ソレノイド プランジャーは休止位置に戻ります。 MCB は、トグルを最初にオフの位置に動かし、次にオンに戻すとリセットされます。故障が継続する場合、故障電流が定格遮断容量内にとどまっていれば、同じ機械構造を繰り返し使用してブレーカーが再びトリップします。

構造とトリップのタイプに基づいた MCB の選択

選択は定格電流と遮断容量から始まり、次に磁気トリップ設定の直接的な結果であるトリップ曲線に移ります。

遮断容量にも同様の注目が必要な理由

定格遮断容量 (Icn、IEC 60898-1 に従ってテストされた住宅用 MCB の場合、通常は 4.5 kA ～ 10 kA) は、デバイスが損傷することなくクリアできる最大短絡電流です。 予想される故障電流が高い場所に、遮断容量が不十分な MCB を設置することは、性能の問題だけでなく、安全性の問題にもなります。

よくある選択の間違い

• 負荷電流のみに基づいてサイジングを行い、ケーブル長や回路の予想される障害レベルを無視します。
• 突入電流が大きい回路にタイプ D を選択すると、持続的な過負荷が長時間通過する可能性があることを忘れてしまいます。
• MCB とモールドケースサーキットブレーカー (MCCB) 構造の違いを見落としている。配電点の障害レベルがおよそ 10 kA ～ 16 kA を超えると、通常は MCCB がより適切なデバイスになります。私たちの 低電圧および中電圧保護ガイド 定格範囲について詳しく説明します。

配電ポイントが MCB が提供できる以上の要求を要求する場合、同じ熱磁気構造がモールド ケース サーキット ブレーカーにスケールアップされます。このような状況に対して、私たちは EZCシリーズ MCCB、100A～1600Aをカバー は、低電圧配電の当然の次のステップです。

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メーカーがMCB建設に求めているもの

工場の現場から見ると、MCB の建設は一貫した研究です。紙上で正しく校正されたサーマルトリップでも、バイメタルストリップがバッチ間で異なる場合には誤動作を起こします。ブレーカーが型式試験に合格し、すべてのユニットで同じ性能を発揮できるかどうかは、接点の材質、成形精度、トリップ機構の調整によって決まります。

これが、当社が部品加工から最終組み立てまでの完全な生産チェーンを中心にブレーカーを構築する理由です。 製造および品質管理のセットアップ 安定したプロセスを重視します。完全な電力サプライチェーンが集中している六牛に拠点を置くことで、原材料を直接管理し、生産からの迅速なフィードバックを得ることができます。

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アプリケーション固有の構築も重要です。太陽光発電アレイは、電流が自然ゼロを通過せず、アークが AC とは異なる動作をする DC 回路を保護します。このような設置の場合、 太陽光発電用途向けの定格 1000 V および 630 A の PV DC MCCB DC電流を確実に遮断するために必要な接点とアークシュート構造を使用しています。

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流通階層の最大端では、主な収入源は MCB ではなく空中遮断器によって保護されることがよくあります。さまざまな構造を比較できます。 エアサーキットブレーカーガイド .

実践的なポイント

MCB 構築はブラックボックスではありません。バイメタル ストリップとソレノイドは 2 つの保護応答を提供し、アーク シュートは破壊限界を定義し、ハウジング、接点、端子は耐久性を決定します。ブレーカーを見ると、それらのいくつかのサブアセンブリが連携して動作していることがわかります。

日常的な回路では、正しく選択されたタイプ B または C MCB が信頼できる保護となります。障害レベルが上昇した場合、または調整と精度が重要な場合は、同じ原理が MCCB および電子トリップ ユニットにスケールアップされます。構築からスタートし、回路条件に合わせて選定すれば簡単です。