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適切な保護と冗長電源

保護機器を正しく選び電気システムの安全な動作と高いシステム可用性を確保します。

サーキットブレーカと機器用ミニチュアサーキットブレーカ

機器用ミニチュアサーキットブレーカのプロフェッショナルな設置  

機器用ミニチュアサーキットブレーカのプロフェッショナルな設置

サーキットブレーカはビルやシステムの分電ケーブルを保護します。端末装置に短絡が発生した場合だけサーキットブレーカが切断され過負荷時の電源ラインを保護します。サーキットブレーカには6 kA以上の高いスイッチング容量があります。

端末装置の最終保護段階では、熱磁気式サーキットブレーカと電子式サーキットブレーカが最も効果的な短絡保護と過負荷保護を提供します。個別負荷や小規模のファンクショングループを個別に保護すれば、エラーの発生で影響を受けるシステム部品は工程全体が許容する限り稼働し続けます。

新しい回路を設置するときはその端末装置に適した保護を瞬時に探し出す必要があります。設置時にはケーブル長と接続電線断面積も考慮する必要があります。ケーブルは予想される動作電流に準じた設計になっている必要がありますが、いかなる潜在的な過負荷や短絡電流にも対応できる必要もあります。システムエリアの段階的保護ではヒューズや保護機器の選択度を保持する必要があります。こうすればエラー回路だけを切断できるため高いシステム可用性が確保されます。

機器用ミニチュアサーキットブレーカを制御盤に取り付ける場合、簡単に手が届くようにしておくとトリップ後に問題なく簡単にスイッチを再投入できます。また電源の過負荷を防ぐために制御盤を密集させないようにします。さらに空気流と冷却プロセスを十分確保する必要もあります。こうすれば誤作動によるトリップを避けられます。

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適切な機器用ミニチュアサーキットブレーカの選択

機器用ミニチュアサーキットブレーカ  

さまざまな設計の機器用ミニチュアサーキットブレーカ

最適なデバイス保護での需要はアプリケーションによって異なります。このため機器用ミニチュアサーキットブレーカは電子式、熱式、熱磁気式で動作します。違いは使用するトリップテクノロジと遮断動作にあります。特性曲線には各種機器用ミニチュアサーキットブレーカのスイッチオフ特性が明確に示されています。

機器用ミニチュアサーキットブレーカは公称電圧、公称電流、また必要に応じて端末装置の起動電流をもとに選択します。次に予想されるエラー状況(短絡または過負荷)で適切な遮断動作を決定します。

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エラー状況別お勧めの選択肢

過負荷時のトリップ時間短絡時のトリップ時間アプリケーションを 適切に保護する場面
熱式サーキットブレーカ適切不適切
  • 過負荷
熱磁気式サーキットブレーカ適切理想的
  • 過負荷
  • 短絡
  • ケーブル経路が長い
    (SFBトリップ特性)
電子式サーキットブレーカ理想的理想的
  • 過負荷
  • 短絡
  • ケーブル経路が長い
    (アクティブな電流制限)
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トリップ特性

トリップ特性はアプリケーションに適した保護デバイスを見つけるのに役立ちます。トリップ特性の電流/時間特性曲線から電流を制限する保護デバイスの動作範囲がわかります。

保護デバイスには異なる種類があり、サイズによって動作範囲が異なります。従来のヒューズ線付きヒューズは最も古い安全機器にランクされています。

基本的に、ヒューズ線の形状と厚さで使用するヒューズの公称電流が決まります。ここで扱う最新のミニチュアサーキットブレーカと機器用ミニチュアサーキットブレーカは固有のトリップ特性に合わせて高精度で開発できます。

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周囲温度

サーキットブレーカによって外部温度の影響に対する反応が異なります。特に熱トリップ式機器用ミニチュアサーキットブレーカは周辺温度に注意する必要があります。

正しい切断時間を決めるには温度係数を使用します。これは該当する電流/時間特性曲線値の倍数となっています。これで最終値が決まります。

次の表に一般的な値を示しています。周囲温度23度をデフォルト値として使用しています。このときの係数は1です。周囲温度が低ければ遅くトリップします。このときの係数は1より小さくなります。温度が高くなると速くトリップします。このときの係数は1より大きくなります。

サーキットブレーカのバージョン-20°C-10°C0°C+23°C+40°C+60°C
温度係数
熱磁気式サーキットブレーカ
0.790.830.881.001.121.35
温度係数
熱式ミニチュアサーキットブレーカ
0.820.860.911.001.091.25
温度係数
熱式サーキットブレーカ
0.760.840.921.001.081.24
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保護デバイスの内部抵抗

保護デバイスの内部抵抗は抵抗値(オーム)または電圧降下(ミリボルト)のいずれかで記述します。

内部抵抗が低ければサーキットブレーカの損失電力が減少するので理想的です。このため低い公称電圧の回路に適しており理想的です。

次の表にさまざまな機器用ミニチュアサーキットブレーカの標準的な電圧降下値と内部抵抗を示します。

標準的な電圧降下1 A2 A3 A4 A5 A...
電子式サーキットブレーカ140 mV100 mV120 mV100 mV130 mV 
熱式ミニチュアサーキットブレーカ    <150 mV<150 mV
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標準的な内部抵抗0.1 A0.5 A1 A2 A3 A4 A5 A8 A
熱磁気式
サーキットブレーカ
 5 Ω1.1 Ω0.3 Ω0.14 Ω0.09 Ω0.06 Ω≤ 0.02 Ω
熱式
サーキットブレーカ
81 Ω3.4 Ω0.9 Ω0.25 Ω0.11 Ω0.07 Ω≤ 0.05 Ω 

モジュールサーキットブレーカの並列取付け

電流負荷が同時に発生する機器用ミニチュアサーキットブレーカを並列に取り付けると相互加熱効果が発生します。周囲温度の上昇に応じてサーキットブレーカの切断が速くなります。

影響要因:

  • 周囲温度
  • 動作条件の公称電流
  • サーキットブレーカの公称電流
  • 並列に設置しているサーキットブレーカの数
  • サーキットブレーカの距離

サーキットブレーカは、標準動作条件でのサーキットブレーカ負荷が公称電流の80%であるように修正して配置できます。こうすると温度による影響を補償し遮断動作が最適化されます。

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適切な電源

信頼性のあるユニット:電源とSFBテクノロジを搭載した機器用ミニチュアサーキットブレーカ  

信頼性のあるユニット:電源とSFBテクノロジを搭載した機器用ミニチュアサーキットブレーカ

容量に関する電源ユニット要件はプランニングステージまでに将来の拡張を見据えてあらかじめ定義されています。電源ユニットでの需要が増えているからです。コンパクト設計や性能の向上などは産業用アプリケーションのDC 24 V電源ユニットでは特に重要です。

電源ユニットは接続する端末装置の電源要件に適合する必要があります。またエラー時には確実に短絡電流が流れるよう公称電流の80%を超えないようにしておく必要があります。選択した電源ユニットが小さすぎたり接続値が高すぎると不足電圧が発生する可能性があります。その場合システム部品全体が停止し製造工程が中断してしまいます。

多数の電源に選択的ヒューズ断線(SFB)テクノロジが搭載されています。このテクノロジでは公称電流の6倍の電流が数ミリ秒流れます。この電流設定により保護デバイスはエラー時に確実にトリップします。SFBテクノロジを搭載した熱磁気式機器用ミニチュアサーキットブレーカとともに最大のシステム可用性を保証する信頼性のあるユニットを構成します。

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冗長化電源ユニット

冗長電源で可用性と生産性が大幅に向上します。一次電源側で接続エラー、短絡、電圧降下が発生しても出力電圧には影響がありません。影響を受けやすい工程や主要システム部品には特に役立ちます。

冗長システムの電源は互いに切り離されています。冗長モジュールには幅広い機能が搭載されておりこのタスクを引き受けます。たとえば2台の電源に負荷を適切に分散してエラーのない状態で動作させることができます。設計によっては入力電圧と出力電流を連続監視できます。一方の電源に障害が発生した場合、もう一方の電源がすぐに引き継ぎます。

冗長モジュール経由で電源から機器用ミニチュアサーキットブレーカに給電  

冗長モジュール経由で2台の電源から機器用ミニチュアサーキットブレーカボードに給電

冗長接続の電源ケーブルで冗長モジュールと負荷の間の回線障害を防ぎます。ここに示すアプリケーション例は電源から機器用ミニチュアサーキットブレーカボードによる保護までの冗長設計です。この機器用ミニチュアサーキットブレーカボードには2つのパワー端子台が接続されており、電源ケーブルを2本接続できます。

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