エアサーキットブレーカ（ACB）は、高電圧配電システムで使用され、電気回路を損傷から保護するために不可欠な電気安全装置です。一般家庭で使用される小型のものと異なり、この堅牢なデバイスは、より高い定格電流が必要な産業用アプリケーションや大規模な商業ビル向けに設計されています。この包括的なガイドでは、エアサーキットブレーカとは何か、どのように機能するのか、主要なコンポーネント、そしてなぜ大電力環境における電気安全にとって重要なのかについて説明します。
エアサーキットブレーカーとは？
エアサーキットブレーカは、過負荷または短絡状態のときに電流の流れを遮断するように設計された電気保護装置の一種です。その名が示すように、これらのサーキットブレーカは、絶縁媒体として大気圧の空気を使用し、電気接点が分離したときに形成されるアークを消火します。
ACBは通常、低・中電圧アプリケーション（通常15kVまで）で使用され、630Aから6300Aまでの定格電流を扱うことができます。このため、産業施設、商業ビル、発電所の主配電盤に最適です。
エアサーキットブレーカの主な特長
- 高い電流遮断能力： 最大150kAまでの故障電流を安全に遮断可能
- コンタクト位置が見える： メンテナンス担当者が開閉状態を目視で確認可能
- 調整可能なトリップ設定： 特定の保護要件に合わせて校正可能
- モジュラー設計： アクセサリーや保護機能の追加も可能
- 機械的および電気的寿命が長い： メンテナンスなしで数千回の運転が可能な設計
エアサーキットブレーカーの主な構成部品
ACBの構成部品を理解することは、この洗練された装置がどのように機能するかを説明するのに役立つ：
1.主な連絡先
主接点は、閉じた状態で通常の電流を流します。一般的に銅製で、銀メッキが施されている：
- 接触抵抗を減らす
- 加熱の最小化
- 酸化を防ぐ
- 運転寿命の延長
2.アーク接点
サーキットブレーカが開くと、アーク接点が主接点の後に分離し、電気アークの影響を受けます。この設計により、主接点が損傷から保護され、ブレーカの寿命が延びます。
3.アークシュート
アークシュートには、平行に配置された複数の金属板がある：
- アークを分割する
- アーク抵抗の増加
- アークの冷却と消滅を促進する
- アークがブレーカの他の部分に到達するのを防ぐ
4.操作メカニズム
操作機構は、そのために必要な機械的な力を提供する：
- コンタクトスプリングの圧力に抗してブレーカーを閉じる
- トリップ操作のためのエネルギーを蓄える
- トリップに必要な時、蓄えたエネルギーを素早く放出する
- クローズ時に必要な接触圧を提供する
5.トリップユニット
最近のACBは、電流の流れを監視し、検出できる電子トリップユニットを使用している：
- 過負荷状態
- 短絡故障
- 地絡
- 位相不均衡
これらのインテリジェント・ユニットは、システム内の他の保護装置と協調するために、異なる時間-電流曲線をプログラムすることができる。
エアサーキットブレーカーの仕組み
エアサーキットブレーカの動作は、いくつかの重要な段階に分けることができる：
通常運転
通常運転中、主接点は閉じたままであり、回路を電流が流れるようになっています。電子トリップユニットが電流レベルを継続的に監視します。
故障検出
故障（過負荷や短絡など）が発生すると、トリップユニットが異常電流を検出し、トリップ機構に信号を送る。
接触分離
トリップメカニズムが蓄積されたエネルギーを放出する：
- 最初に分離する主な接点
- アークコンタクトはやや遅れて分離する
- 分離接点間に形成される電気アーク
アーク消滅
接触分離時に形成されるアークは、いくつかのメカニズムによって消滅する：
- アークは電磁力によってアークシュートに引き込まれる。
- アークシュートの金属板がアークを細かく分割する
- アークの長さが長くなり、セグメントに分割されることで、アーク抵抗が増加する。
- アークは周囲の空気と金属板によって冷却される。
- アーク電圧がシステム電圧を超えると、アークは消火されます。
メカニカル・ロックアウト
トリップ後、サーキットブレーカは手動または電気的にリセットされるまで開位置に留まり、フォルトがまだ存在する可能性がある間の自動再閉路を防ぎます。
エアサーキットブレーカーの種類
ACBはアーク消弧方法によって分類される：
1. プレーン・ブレイクACB
低電流アプリケーションに適しており、自然空冷と接点分離によりアークを遮断します。シンプルでコスト効率に優れ、小規模システムに最適です。
2. マグネティック・ブローアウト ACB
コイルから発生する電磁場は、アークをアークシュ ートに引き伸ばし、冷却を促進する。中電圧システムでは一般的。
3. エア・シュート ACB
複数のアークシュートを内蔵し、アークを平行経路に分割することで、大電流故障の遮断能力を大幅に向上。
操作方法に基づく
- 手動式： ハンドルやレバーを使って物理的な力を加える必要がある。
- モーター駆動： 電動モーターを使用してスプリング機構を充電する
- ソレノイド式： 電磁力で接点を直接操作する
エアサーキットブレーカの利点
エアサーキットブレーカには、他のタイプのサーキットブレーカに比べていくつかの利点があります：
- 視認性： 動作と接触位置の検査が容易
- メンテナンス オイルサーキットブレーカーに比べ、メンテナンスが比較的簡単
- 環境への影響： オイルやSF6ガスを使用しないため、環境に優しい
- 信頼性： 数十年にわたる現場経験で実証された技術
- 適応力がある： 様々なアクセサリーや保護機能を装備可能
- 費用対効果： 機器の耐用年数を通じてメンテナンス・コストを削減
エアサーキットブレーカの用途
エアサーキットブレーカーは、一般的に次のような場所で使用されている：
- 産業施設： 主要配電システムの保護
- 商業ビル： 低圧開閉装置の主サーキットブレーカとして
- 発電所： 発電機保護および補助電源システム用
- 海洋用途： オイルサーキットブレーカーが火災の原因となる船舶
- 採掘作業： 安全性と信頼性が最優先される場所
エアサーキットブレーカーのメンテナンスとテスト
エアサーキットブレーカーを確実に動作させるには、定期的なメンテナンスが不可欠です：
目視検査
- 過熱や損傷の兆候がないか確認する
- アークシュートに損傷や汚染がないか点検する
- コンタクトの正しいアライメントを確認する
- 接続部の締め付けをチェックする
機械試験
- 充電機構のスムーズな動作を確認する
- テストマニュアルと電気操作
- コンタクトトラベルとタイミングをチェック
- 接触抵抗の測定
電気試験
- 絶縁抵抗試験の実施
- トリップユニットの設定と動作を確認する
- 一次注入テストを実施し、トリップ設定を確認する
- 電子式トリップ・ユニットの二次噴射試験
エアサーキットブレーカー技術の最新の進歩
最近の技術開発により、エアサーキットブレーカーはさらに強化されている：
- デジタルトリップユニット： 遠隔監視のための通信機能付き
- ゾーン選択的インターロッキング： ブレーカー間の連携強化
- エネルギー監視： 消費電力と品質を分析する
- 予知保全： データ分析による潜在的故障の予測
- ビル管理システムとの統合： 総合的な施設管理のために
正しいエアサーキットブレーカーの選択
用途に応じたエアサーキットブレーカを選択する際には、以下の点を考慮してください：
- 現在の評価 予想される最大通常電流を超えなければならない
- 破断能力： 最大潜在故障電流を超えなければならない
- 定格電圧： システム電圧に適合していること
- ポールの数 シングル、ダブル、トリプル、4極構成
- トリップユニットの特徴 基本的な過電流または高度な保護機能
- 設置タイプ： 固定または引き出し式マウント
- 制御電圧： モーター駆動または電気制御ブレーカ用
- 補助接点： ステータス表示と制御統合用
結論
エアサーキットブレーカは、配電システムにおいて重要な役割を果たし、過負荷や短絡に対する信頼性の高い保護を提供します。堅牢な設計、目に見える動作、および柔軟性により、産業および商業環境における大電流アプリケーションに最適です。
エアサーキットブレーカがどのように機能するかを理解することで、電気エンジニアや施設管理者は、システム保護やメンテナンス要件について十分な情報を得た上で意思決定を行うことができます。技術の進歩に伴い、この重要な安全装置は進化を続け、保護、監視機能、およびスマートビルシステムとの統合が向上しています。
新しい配電システムを設計する場合でも、既存の配電システムを保守する場合でも、エアサーキットブレーカを適切に指定および保守することが、安全で信頼性の高い運用を確保するための鍵となります。
エアサーキットブレーカに関するFAQ
エアサーキットブレーカとモールドケース・サーキットブレーカの主な違いは何ですか？
エア式サーキットブレーカは一般的に大型で、定格電流が高く、調整可能な設定が多く、接点位置が見える。モールド・ケース・サーキット・ブレーカは、モールド・ケースに収納され、定格が低く、小規模な配電システムでより一般的に使用される。
エアサーキットブレーカーはどれくらいの頻度でメンテナンスする必要がありますか？
ほとんどのメーカーは、環境や使用頻度にもよるが、1～2年ごとの年次目視点検と動作テストを、3～5年ごとの接触抵抗テストを含む総合メンテナンスを推奨している。
エアサーキットブレーカは屋外で使用できますか？
しかし、埃や湿気などの環境要因から保護するために、適切なIP定格を持つ筐体が必要なのが一般的だ。
エアサーキットブレーカーがトリップする原因は何ですか？
エアサーキットブレーカは、装備されている保護機能に応じて、過電流状態（過負荷または短絡）、地絡、位相不均衡、または低電圧に応答してトリップします。
エアサーキットブレーカーの一般的な寿命は？
適切なメンテナンスにより、エアサーキットブレーカは20～30年間確実に動作しますが、この間にトリップユニットなどの電子部品の交換や更新が必要になる場合があります。
