ブレーカとは
ブレーカとは、異常電流が流れた際に電源を遮断して電気回路を保護する安全装置です。
回路が地絡した場合や規定以上の電流が流れた場合に自動的に電源を遮断します。ケーブルに許容以上の電流を流すと、ケーブル自体が徐々に発熱していきます。長時間流し続けるとケーブル被覆や周辺の可燃物が熱によって発火し、火災などが発生する危険があります。また、回路が地絡した場合も建屋鉄骨などを介して可燃物に電気が流れ、火災の危険性が高いです。
このような電気火災や人の感電傷害を防ぐために、地絡時と過電流時にはブレーカを使用して電源供給を遮断します。なお、ブレーカ (Breaker) は日本語訳すると遮断器です。ただし、一般的には低電圧用の装置をブレーカ、高電圧以上の保護装置を遮断器と呼ぶ場合が多いです。高電圧用には、真空遮断器や油遮断器などが使用されます。
ブレーカの使用用途
ブレーカは電気の使用上欠かせない装置であり、一般用途から産業用途まで広く使用されます。電気を取り扱う機器の電源側に、ほとんどの場合はブレーカを取り付けます。以下は、ブレーカの使用箇所一例です。
住宅用の分電盤は一般的なブレーカの用途で、住宅火災や住民の感電を防止する目的で設置されます。水を取り扱うポンプにおいても、ブレーカが使用されます。水中ポンプなどはモータを水中に投げ込むため、漏電の危険性が高く、漏電遮断器を使用するのが一般的です。
また、商業施設などに使用される業務用エアコンの電源回路にも使用されます。エアコンは内部にドレンが溜まるため地絡しやすく、通行人も触れる可能性があることから、漏電遮断器の使用が推奨されます。
ブレーカの原理
ブレーカーは配線端子、引き外し装置、ケーシングなどで構成されます。
1. 配線端子
配線端子は、配線をブレーカに接続するための金具です。国内ではボルトやネジで締め付けるタイプが多く、丸端子などで端末処理を施した配線を接続します。海外では、フェルール端子などを差し込むプッシュイン式が使用されることも多いです。
2. 引き出し装置
引き外し装置は、過電流時に回路を遮断する機構で、熱動式や電磁式の製品があります。熱動式は過電流による過熱をバイメタルで検出する方法で、電磁式は電流による電磁力によって過電流を検出するものです。双方を組み合わせた製品も存在します。
3. ケーシング
ケーシングは、導電部分と外部を絶縁するための部品です。ケーシングによって人が触れても感電しないように絶縁されており、一般的に硬質樹脂などで製作されます。
ブレーカの種類
ブレーカには多くの種類がありますが、取付方法と短絡遮断容量によって分類できます。
1. 取付方法による分類
ブレーカの取付方法は、表面型と裏面型があります。
表面型
金属パネル表面に取り付けて配線する方法で、制御盤や分電盤への取り付けは主にこの方法が採用されています。
裏面型
金属パネルの裏面に取り付けて配線する方法で、キュービクルなどではこちらが使用される場合があります。
2. 短絡遮断容量による分類
経済型と汎用型などの種類があり、上位系統の短絡容量に合わせて選定します。
経済型
安価な一方、短絡遮断容量が小さいです。
汎用型
経済型と比較して高価ですが、短絡容量が大きい利点があります。
3. 機能による分類
機能は配線用遮断器と漏電遮断器の2種類に大分されます。
配線用遮断器
回路に一定以上に電流が流れた際、電気を遮断して回路を保護する機器です。過電流には故障などによる短絡と、電気の使い過ぎによる過負荷の2種類があります。
過電流状態が継続すると電線ケーブルが発熱し、火災・発火の危険があります。配線用遮断器は火災などが発生する前に電源を遮断します。
漏電遮断器
漏電を検出した時に回路を遮断し、事故・災害を防止するための電気機器です。ELB (Earth Leakage circuit Breaker) とも呼ばれます。電線ケーブルや電気使用機器の絶縁性能が低下すると、漏電してしまうことがあります。
また、漏電状態で電気機器の外箱などに接触すると感電の危険性、建屋鉄骨などを介して漏電すると火災の危険性も高いです。漏電遮断器によって、これらの危険を防止することができます。
参考文献
https://www.mitsubishielectric.co.jp/fa/learn/semi/school/haiden/tex_tei_ouyou_pdf/sy_9031j.pdf
https://www.nito.co.jp/products/circuit-breakers-terminal-blocks/
https://www.chuden.co.jp/energy/ene_about/electric/chishiki/mame_bundenban/