高破壊容量ヒューズ ガイド: 定格、種類、リレー保護

遮断容量が 120 kA の 100 A NH ヒューズ リンクと遮断容量が 20 kA の 100 A リンクは、棚上ではほぼ同じに見え、通常の使用では同じ電流が流れ、多くの場合、同じホルダに適合します。初めて短絡が発生したとき、それらはまったく異なる動作をし、そのうちの1つは保護するために購入されたパネルを破壊する可能性があります。

これを決定する定格は、バレルに印刷されている最大のアンペア数ではありません。これは、設置内の正確な点で予想される短絡電流と一致する遮断容量であり、通過エネルギーと正しい使用カテゴリーによってサポートされます。以下のセクションでは、各定格フィールドの意味、ヒューズがどのように障害を遮断するか、および制御パネル内のヒューズとリレーが接続される場所について説明します。

高破壊容量ヒューズの評価について

HRC は高破壊容量の略で、毎日流れる電流よりもはるかに大きな故障電流を遮断するために構築されたヒューズを指します。定格 100 A の NH ブレード ヒューズは、415 V AC で 120 kA までテストできます。家庭用 MCB の定格は通常 6 kA または 10 kA です。変圧器のインピーダンス、ケーブル長、および電源データにより、パネルで予想される短絡電流が 25 kA になる場合、MCB は問題外であり、HRC ヒューズが通常の答えになります。

4 つのフィールドが重要です。定格電流は、定義された周囲環境での連続動作を表す熱定格です。遮断容量は故障定格であり、ヒューズが本体やホルダーを破壊することなく安全に遮断できる最大電流を意味します。特に DC 回路の定格電圧は、AC データシートから推測することはできません。使用カテゴリーは、ヒューズがどの種類の負荷を保護することを目的としているかを示します。

ここでは用語が大きな混乱を引き起こします。英国および連邦の文書には、高い遮断容量を意味する HBC ヒューズと記載されていることが多く、BS 88 ヒューズにはこのようにラベルが付けられていることがよくあります。 IEC の文書では、高い破断能力が求められています。 2 つの名前は同じ動作を表しているため、サプライヤーにとって有益な質問は、ラベルに記載されている内容ではなく、ヒューズがどの規格およびどのテスト データに対して宣言されているかということです。

ヒューズの内部: 構造と電流制限

HRC ヒューズは、部品数が非常に少ない単純なデバイスです。ステアタイトまたは磁器で作られたセラミック本体には、銀または銅の要素が保持されており、通常はその長さに沿っていくつかの縮小されたセクションがあります。残りのスペースは段階的に調整されたケイ砂でしっかりと詰められ、端はホルダーと係合するキャップ、タグ、またはブレード接点で閉じられます。

断層が発生すると、要素が最も狭い部分で溶け、砂の中にアークが形成されます。熱により砂が溶融してフルグライトとして知られるガラス状の塊になり、エネルギーを吸収してアーク電圧が急激に上昇します。アーク電圧の上昇により、最初の 4 分の 1 サイクル内で故障電流がゼロに近づきます。通常は 50 Hz で 4 ミリ秒から 6 ミリ秒で、10 ミリ秒を超えることはほとんどありません。

この高速動作により、HRC ヒューズに電流制限特性が与えられます。下流のケーブル、バスバー、コンタクタ、およびリレー接点で見られるピーク通過電流は、障害が自由に発生することを許可した場合にネットワークが供給できる電流のほんの一部です。無制限の故障で溶着する接点は、上流のヒューズがエネルギーを制限しても生き残ることがよくあります。

よくある誤解の 1 つは、モーターの始動中に保持されるヒューズには欠陥がないということです。モーターは数秒間定格電流の 6 ～ 8 倍の電流を消費しますが、gG または 午前中 ヒューズの時間 - 電流曲線は、その突入電流を無視するように意図的に描かれています。

ヒューズが機能するかどうかを決定する評価フィールド

最初のチェックは、ヒューズの位置で予想される短絡電流です。これは、電源変圧器のインピーダンス、ケーブルの長さ、断面積に加えて、モーターやインバーターからの影響によって決まります。遮断容量は、単にその値と一致するのではなく、余裕を持ってその値を超える必要があります。

2 番目のチェックは通過エネルギーであり、I2t 値として表されます。溶融値と総除去値があり、除去値は下流のケーブル、バスバー、または半導体の耐力を下回っていなければなりません。直列に接続された 2 つの gG ヒューズ間の選択性については、上流と下流の定格電流の比率が約 1.6 対 1 であることが一般的な開始点です。

3 番目のチェックである熱は、完全にスキップされることがよくあります。ヒューズは電力を消費するため、密閉された筐体内では周囲温度が 35 ℃をはるかに超える可能性があり、NH ヒューズの定格電流のディレーティングが必要になります。

接頭辞が重要です。 g カテゴリのヒューズはフルレンジで、過負荷や短絡にも対応します。カテゴリ ヒューズは部分範囲であり、別のデバイス (通常はモーター スターターのサーマル過負荷リレー) によってバックアップする必要があります。ケーブルの唯一の保護として aM ヒューズを取り付けると、過負荷保護は完全に無効になります。

種類と取付形式

• NH ブレード ヒューズ: DIN 43620 に準拠し、サイズ NH00 ～ NH4、最大約 1250 A および 690 V AC、産業用配電盤およびメイン パネルの標準。
• 円筒形ヒューズ: 10x38、14x51、および 22x58 サイズ、約 1 A ～ 100 A、制御回路、計器電源、小型エンクロージャで一般的。
• D および D0 ヒューズ: ゲージ リングを備えたねじ込みタイプ。より大きな定格のヒューズを同じホルダーに取り付けることが物理的に防止され、不正なサイズ変更が危険な場合に役立ちます。
• BS 88 ヒューズ: 英国の産業設備やレガシー機器で広く使用されており、ボルト留めおよびクリップイン形式で入手可能です。
• 半導体ヒューズ: ドライブ、整流器、ソフトスターター用の非常に低い I2t を備えた aR および同様のクラス。
• PV および DC ヒューズ: ストリングおよびバッテリー ラック用に 1000 V または 1500 V DC の定格があり、DC アークに適した内部構造を備えています。

ホルダーの互換性はヒューズの定格の一部であり、アクセサリを個別に決定するものではありません。定格 50 kA のホルダーに取り付けられた 120 kA ヒューズ リンクは、設置全体に 50 kA の故障定格を与え、検査官はそれを記録します。同じロジックが断路器とケーブル終端にも適用されます。

HRC ヒューズとコントロール パネルのリレーの調整

ヒューズは回路を保護するものであり、リレーを保護するものではありません。これは、障害時に接点に到達するエネルギーを制限しますが、通常の負荷電流については何も行いません。 16 A ヒーターが 5 A 接点を備えたリレーによって切り替えられる場合、上流のヒューズの定格が 100 kA であるかどうかに関係なく、それらの接点は故障します。接点定格は実際の負荷タイプに対して読み取る必要があり、抵抗負荷には AC-1、モータースイッチングには AC-3、そして多くの場合 DC にははるかに低い数値を使用します。

負荷電流が大きい場合は、30 A または 40 A 接点と定義されたスイッチング カテゴリを備えたパワー リレーが通常の答えであり、リレー自体ではなくケーブルに合わせたサイズの HRC ヒューズによって上流が保護されます。ヒューズは接点でのアークエネルギーを生存可能な範囲内に保つものであるため、ヒューズ曲線と接点定格を合わせて検討する必要があります。

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DIN レール設置では、リレー モジュールはレールに取り付けられたソケットとプラグイン リレーを組み合わせているため、コイル回路と接点回路を個別に保護および交換できます。モジュールは標準のレール幅を占め、パネルの再配線やヒューズの取り付けを妨げることなく、故障したリレーが交換されます。

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ラッチングリレーは別のリスクをカバーします。ヒューズが故障を解消すると、通常、制御電圧が低下します。標準リレーはドロップアウトしてマシンの状態が不定になりますが、磁気ラッチリレーは最後の位置を保持し、意図的にのみリセットできます。この動作は、トリップ後の予期しない位置の変化によって機構が動いたり、指示が失われたりする可能性があるシステムでは重要です。

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低電流、高電圧のスイッチングでは、パワー リレーの代わりにリード リレーが使用され、多くの場合、DC 定格ヒューズも搭載された DC 回路で使用されます。そのペアリングが意味のある切り替え状況については、この概要で説明されています。 リードリレーの用途 .

実用的な選択シーケンス

1. 回路が AC か DC かを確認し、過渡レベルを含むシステム電圧を記録します。
2. 電力会社、変圧器、またはインバーターのデータからヒューズの位置で予想される短絡電流を取得します。
3. ヒューズの定格電圧を回路に合わせて、DC システム用の DC 定格シリーズを選択してください。
4. 負荷からの定格電流を決定し、周囲温度とエンクロージャのグループ化に応じてディレーティングを適用します。
5. 遮断容量が予想短絡電流を余裕を持って超えていることを確認してください。
6. 下流の耐力に対して I2t をチェックし、上流の保護デバイスに対して選択性をチェックします。
7. ホルダー、ディスコネクター、およびケーブル終端がヒューズ リンクと同じ故障定格を備えていることを確認します。

現場でよくある間違い

• AC 電圧データを DC 回路に適用すると、アークの動作が大きく異なります。
• 間違ったカーブやモーターの故障などの原因を見つけるのではなく、迷惑な溶断を止めるためにヒューズを大きくしすぎます。
• 下流デバイスが半導体または低定格リレー接点の場合、I2t は無視されます。
• ホルダーにトラッキング、変色、またはセラミックの亀裂がないか検査せずにヒューズ リンクを交換する。
• NH、円筒形、BS 88、および半導体ヒューズが互換性がない場合、HRC を 1 つの汎用製品タイプとして扱います。
• 適切な断路器を使用せずに、負荷がかかった状態でヒューズを取り外す。
• 部分範囲ヒューズがそれ自体で過負荷保護を提供すると仮定します。

規格、データシート、検証

高破壊容量ヒューズの品質は、テストされた規格に基づいて決まります。 IEC 60269 は低電圧ヒューズを対象としており、一般産業用ヒューズ、D タイプ ヒューズ、半導体ヒューズ、PV ヒューズなどの用途ごとに分かれています。 BS 88 は英国の範囲をカバーし、UL 248 は北米の範囲をカバーします。サプライヤーが遮断容量を見積もる場合は、それがどの電圧でどの規格に基づいて検証されたのかを尋ねてください。415 V AC での 120 kA という数字は、600 V DC バッテリ ラックでは重みを持たないからです。

消費電力、周囲ディレーティング曲線、およびスルー I2t グラフは、遮断容量と同じデータシートから取得する必要があります。さまざまなソースからの図を混合すると、パネル図面に調整エラーが入り込みます。

保護を正しく行う

HRC ヒューズの名前は、ある特定の瞬間に決まります。その瞬間は、予想される故障電流に対する遮断容量、下流の耐力に対する I2t、実際の負荷および実際の周囲に対する定格電流という 3 つの数値によって決まります。リレーはその決定の下流に位置し、その接点定格はヒューズと同じように注意する必要があります。リレーを保護された回路に適合させ、接点定格、コイル電圧、または取り付けを確認する必要がある場合、お見積り中に最もよく寄せられる質問が弊社の Web サイトにまとめられています。 FAQページ .