みなさん、こんにちは。電源設計課 渡邊です。
私が在籍する電源設計課は、AC-DCコンバータやDC-ACインバータなど各種のスイッチング電源を設計しており、あわせて電源特有の各種評価・試験を行っています。
（WTIの電源設計サービスはこちらをご参照ください）
ブレーカーの役割 ＜故障発生時を想定した異常試験で安全性を確認＞
評価・試験の中には「異常試験」と呼ばれる、部品故障発生時の電源回路の安全性について、故障を模擬して実地で確認する、といった過酷な試験もあります。このような過酷な試験の際には、大きな電流が流れたり大きな電圧が加わったりすることがあります。その際に、電源回路やそれに接続した評価設備を保護する重要な装置のひとつが「遮断器」です。「ブレーカー」と呼ぶほうが馴染みのある方も多いと思います。
家庭用ブレーカーの仕組み ＜家屋中の電気の異常に備える＞
ブレーカーは、一般的な家屋であれば、「分電盤」に収められています。図1に示すように、電力会社の設備である「商用系統」から「電力計」を経由して「分電盤」に配線され、ここから家屋内の各部屋などに配電されています。
図1. 家庭内配線
この分電盤の中に並べてられているブレーカーは、先に述べた「電源回路に対する評価・試験」と同様に、家屋中の電気の異常に備えるものです。そのブレーカーが、図2 のように目的に応じて種類の異なるものが入っていることはご存じでしょうか。
図2. ブレーカーの種類
今回はそのブレーカーの種類などをお話します。
ブレーカーの種類と役割 ＜分電盤内に設置されているブレーカー＞
分電盤内に設置するブレーカーの種類は地域によって異なるのですが、以下の3種類があります。
アンペアブレーカー：電力会社と契約した電流値を守る
電力計から最初につながるもので、電力会社と契約した電流値を守るものです。
アンペアブレーカーの定格電流を超える、つまり電気を使いすぎると遮断(この動作はトリップと呼びます)します。ただし、地方のよっては、電力会社との契約の条項に定められていないなどの理由により、アンペアブレーカーは設置していない場合もあります。
漏電ブレーカー：一般家庭や電力会社が持つ商用系統を事故から保護する
アンペアブレーカーの次につながるのは漏電ブレーカーブレーカーになります。「漏電」とは、一般家庭の電灯線の場合は、電流が電灯線の3線(U相・O相・W相)以外、つまりアース(大地)や他の経路に流れる事故です。設計した配線・回路以外に電流が流れる漏電が発生すると、人間が感電する可能性もあって大変危険です。さらに、漏電で電線の規格を超える大電流が流れると電線の絶縁が破れ出火する、などの危険もあります。
また、アース(大地)に漏電すると何百アンペアもの電流が流れ、一般家庭の中だけでなく、上流の商用系統にも電圧の変動などの影響を与えます。そのような事故を防ぐため、漏電ブレーカーは下記の二つの場合に対応してトリップする機能があります。
ａ．ブレーカーの定格電流を超えた場合
ｂ．漏電があった場合
安全ブレーカー：各回路(各部屋ごと)の電流値を守る
漏電ブレーカーより下流で、部屋ごとに分岐して設置するのが安全ブレーカーです。
漏電ブレーカーの説明でも述べましたが、電線の規格を超える大電流が流れると発熱により絶縁が破れ、更には出火する危険などがあるため、安全ブレーカーの定格電流はそれ以下とします。安全ブレーカーは、流れる電流が定格電流を超えた場合にトリップします。例えば、各部屋での家電などの使い過ぎや、安全ブレーカーから先が短絡する事故などがあった場合です。
おわりに
一般家庭での電気の異常に対しては、これらのブレーカーを設置した分電盤で、人間や家屋・商用系統を保護します。
WTIで行う評価・試験でも、これらの各種ブレーカーを使い分け、市場設備を模擬して評価・試験などを行っています。試験する電源回路によっては、他の方法も組合せ、安全に配慮して試験を行っています。
WTIには、設計経験の豊富なエンジニアが在籍しており、各種評価・解析などのご依頼にも対応できますので、お気軽にご相談ください。
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