何年も前の工場見学で初めて大きな気中遮断器の前に立ったときのことを覚えています。それは小さな冷蔵庫ほどの大きさで、私を案内してくれた電気技師はこう言いました。「これは小さな町を照らすのに十分な電流を遮断することができます。しかし、中身は実際には、いつ諦めるかを知る単なる豪華なスイッチです。」
彼は間違っていなかった。その中心には、気中遮断器– または、私たちのほとんどがそれを ACB と呼んでいます – は、回路ブレーカーが行うことと同じことを行います。正常な場合には電流を流し、異常な場合には電流を停止します。しかし、特に産業環境で私たちが話しているような流れの場合に、それがどのように行われるかは理解する価値があります。
基本的な仕事
ACB は、あらゆる種類の用途で使用されますが、通常は 600 ボルト未満の低電圧動作用に設計されています。{0}これらは開閉装置の世界では大手であり、数百アンペアから場合によっては最大 6,300 アンペアの電流を処理します。変圧器、発電機、主配電盤など、何かが故障した場合に安全に故障させたい場所を保護していることがわかります。
名前の「空気」の部分は、接点が開いたときにブレーカーがアークを消すためにどのような媒体を使用するかを示します。他の材料を使用するオイル ブレーカーや SF6 ブレーカーとは異なり、ACB は大気圧の平気な空気中で機能します。
中身が重要
作業に入る前に、これらの 1 つの中に実際に何が入っているのかについて話しましょう。
メイン接点は、通常の動作中に電流を流すものです。これらは、溶接や浸食に強い銀-または同様の合金で作られています。ブレーカーが閉じると、これらの接点はバネ圧によって互いに押し付けられ、電流が流れます。
これらの主要な接点の上または周囲に、アーク放電している接点が見つかります。これらは、ブレーカーが開いたときに損傷の矢面に立つように設計されています。それらは主電源が閉じる前に接触し、主電源が開いた後に分離するため、アークは主電流が流れる表面ではなく、それらの上に形成されます。-。スマートなデザイン。
次に、アーク シュートがあります。これは、引き込まれたアークがより小さなセグメントに分割され、保持できなくなるまで冷却されるように配置された金属プレートの積み重ねです。これを、アークが通過しなければならない迷路のようなものだと考えてください。最後に到達する頃には、エネルギーが尽きてしまいます。
すべてを動かすのは動作機構です。大型の ACB では、これはエネルギーが蓄積されたメカニズムであることが多く、手動または小型モーターによってバネが充電され、オペレーターがハンドルをどのように動かしても、一定の速度で接点を勢いよく開閉できるようになります。
通常動作 - 電流を流すだけ
すべてが正常に動作している場合、ACB はただそこに座って仕事をしています。電流は一方の端子から入り、接点を通過して、もう一方の端子から出ます。トリップ ユニットは、熱式、磁気式、または電子式のいずれであっても、電流を継続的に監視します。
サーマル-磁気ブレーカーには、流れる電流に基づいて加熱するバイメタル ストリップがあります。通常の電流は暖かく保ちますが、曲げるには十分ではありません。電流に比例した磁場を生成する磁気コイルもあります。
最新の電子トリップ ユニットでは、各相の変流器が、トラブルを監視するマイクロプロセッサに信号を送ります。これらはより正確であり、さまざまなトリップ曲線や機能に合わせて調整できます。
物事がうまくいかないとき – トリップシーケンス
ここからが興味深いところです。下流で短絡が発生したとします。電流はミリ秒単位で最大数千アンペアに達します。
熱式磁気ブレーカーでは、大電流によってコイルの周囲に強力な磁場が瞬時に生成されます。{0}フィールドがアーマチュアを引っ張って機構をトリップさせ、接点を開きます。これは約 10 ミリ秒、つまり 1 サイクルの半分未満で発生します。
電子的にトリップされるブレーカーでは、マイクロプロセッサが過電流を検知し、シャントトリップに信号を送信するか、磁気ラッチを解放します。いずれにしても、操作機構は解除されます。
アーク – そしてそれを倒す方法
接点が分離し始めると、電圧によってギャップ間に電流が流れ続けようとします。空気がイオン化して導電性が高まり、アークが形成されます。このアークの温度は数千度に達することがあります。放っておくと接点が破壊され、何かが溶けるまで導通が続きます。
ここがアークシュートの本拠地です。可動接点が引き離されると、アークは、電流自体の磁場によって磁気的に吹き飛ばされるか、機械的に誘導されて、金属板のスタック内に上向きに引き込まれます。各プレートは、円弧を一連の小さな円弧に分割します。各分割により電圧降下が追加され、プレートがアークを冷却します。最終的に、これらすべての小さなアークを維持するために必要な電圧がシステムが提供できる電圧を超え、アークが消えます。
一般的な ACB では、プロセス全体におそらく 25 ～ 40 ミリ秒かかります。即時ではありませんが、ダメージを制限するには十分な速さです。
蓄えられたエネルギー – ビッグブレイカーが筋肉に頼らない理由
大型の ACB を手動で操作したことがある場合は、ハンドルを回すだけではないことがわかります。まずレバーをポンピングするかモーターを作動させてスプリングをチャージします。蓄積されたエネルギーが、どんなにゆっくりと動いても、速く力強く接点を閉じます。
接触速度がアークの消弧に影響するため、これは重要です。ゆっくりと閉じると、完全に完了する前に接点が跳ねたり、弧を描いたりする可能性があります。ゆっくりと開くと、アークが長く垂れ下がります。蓄積されたエネルギーメカニズムにより、常に安定した速度が保証されます。
ACBと小型ブレーカーの違い
ACB を次のものと混同することがあります。成形ケースブレーカーまたはMCCB。どちらもある意味エアブレーカーですが、一般に ACB の方が大きく、連続電流定格が高く、より高度な保護と監視が組み込まれていることがよくあります。
ACB は保守できるように設計されています。それらを開いて、接点を検査し、アークシュートを交換し、設定を調整することができます。成形ケース ブレーカーは通常密閉されており、密閉が完了したらユニット全体を交換します。
もう 1 つの違いは、故障電流の処理方法です。 MCCB は電流を制限するように設計されており、遮断が非常に速いため、故障電流が最大ピークに達することはありません。 ACB は、ダウンストリーム デバイスが問題を解決するまでの間、短期間障害に耐えるように構築されています。この選択性は、分岐回路の小さな障害ごとにメイン ブレーカーがトリップすることが望ましくない大規模システムでは非常に重要です。
よくある誤解
ACB は時代遅れで、真空や SF6 に取って代わられるという話を聞いたことがあります。低電圧の場合は当てはまりません。空気は自由で漏れがなく、特別な取り扱いは必要ありません。 1000V 未満の電圧では、依然としてエアブレーカーが主力です。
もう 1 つは、すべての ACB が同じであるということです。そうではありません。単純なサーマルトリップを使用するものもあれば、建物管理システムとの通信を備えた完全なマイクロプロセッサ制御を備えたものもあります。基本原理は同じですが、洗練度は大きく異なります。
そして、私をイライラさせるのは、「トリップした場合は、リセットして再びオンにすればいいだけです。」です。いいえ、最初にトリップした理由がわかります。ブレーカーは理由もなく落ちることはありません。
まとめ
では、気中遮断器はどのように機能するのでしょうか?必要なときに電流を流し、電流が安全レベルを超えたときを検出し、接点を開いて電流を遮断し、空気の特性と巧妙な機械設計を利用して、結果として生じるアークを消します。特別なガスやオイルを使用せずに、これを確実に繰り返し実行します。
次回、変電所やプラントの前を通るときは、その金属製の箱の中で何が起こっているかがわかるでしょう。そして、仕事をする必要がある瞬間を待って、何年も静かにそこに置いておくエンジニアリングに感謝するでしょう。
一緒に仕事をしているならエアサーキットブレーカーどのモデルが自分のセットアップに適しているか、保護設定をどのようにダイヤルインするかがわからない場合、または単に困難な状況を経験した人と一緒に乗り越えたい場合は、喜んでお手伝いします。専門用語の多さや押し付けがましいセールス トークは一切ありません。長年の実践経験から得た正直で実践的なアドバイスだけです。-
新しいプロジェクトに向けて機材のサイズを調整している場合でも、迷惑な旅行を追いかけている場合でも、既存の設備のアップグレードを検討している場合でも、お気軽にお問い合わせください。最も重要なときにブレーカーが本来の動作を正確に実行できるようにしましょう。
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