ヒューズについて
Aug 04, 2023
導入
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ヒューズは、電流が規定の値を超えると、自身が発生する熱を利用して溶融し、回路を切断する電気デバイスを指します。 ヒューズは、電流が一定値を超えると、自身が発生する熱で溶融物を溶かし、回路を遮断する回路遮断器です。 この原理を利用して電流保護装置が作られています。 ヒューズは、高電圧および低電圧の配電システム、制御システム、および電気機器で広く使用されています。 短絡および過電流保護装置は、最も一般的に使用される保護装置の 1 つです。
動作原理
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ヒューズの基本的な動作原理には、通常は低融点の金属または合金で作られた可溶要素の使用が含まれます。 ヒューズに使用される最も一般的な材料は、はんだとして知られる錫と鉛の混合物です。 ヒューズに流れる電流が定格値を超えると、ジュール発熱効果により可溶体の温度が上昇します。 温度が金属の融点に達すると、要素が溶けて電気回路が切断され、電流の流れが遮断されます。
動作原理を段階的に説明します。
- 通常の動作条件:通常の状態では、回路を流れる電流がヒューズの定格電流以内であれば、可溶要素は固体状態のままです。 電流の流れに対する抵抗は無視できるため、電気は妨げられずにヒューズを通過できます。
- 過電流状態:短絡または過負荷の間など、回路内の電流がヒューズの定格電流を超えると、可溶要素を通過する電流が大幅に増加します。
- ジュール加熱効果:電流が増加すると、ジュール加熱効果により可溶要素が加熱されます。 この現象は、電流が抵抗材料を流れるときに発生し、電流の 2 乗に比例して熱が発生します。
- 可溶要素の溶解:可融要素の温度が上昇すると、最終的には融点に達します。 この臨界温度では、金属は固体から液体の状態に変化します。
- 回路遮断:可溶要素が溶けると電気回路が遮断され、ヒューズ内にエアギャップが生じます。 このギャップにより、回路に電流がさらに流れるのが防止され、障害のあるセクションまたは過負荷のセクションがシステムの残りの部分から効果的に切り離されます。
- 保護：ヒューズは回路を遮断することで、電気機器や配線を過電流の悪影響から保護します。 電気火災、電化製品の損傷、その他の潜在的な危険を防ぎます。
一般的なタイプ
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- カートリッジヒューズ:これらのヒューズは、セラミック、ガラス、またはその他の非導電性材料で作られた円筒形の本体で構成されています。 カートリッジの内部には金属製のヒュージブルリンクがあります。 カートリッジ ヒューズは、D タイプ ヒューズと NH タイプ ヒューズの 2 つの主なカテゴリに分類されます。 D タイプ ヒューズは産業用および住宅用アプリケーションで使用される汎用ヒューズですが、NH タイプ ヒューズはより大型で、大電流の産業用アプリケーションで使用されます。
- プラグヒューズ:これらは、標準のエジソンベースのヒューズ ホルダーに適合するように設計されたねじ込み式ヒューズです。 プラグヒューズは、分岐回路や家電製品を保護するために住宅の電気システムで一般的に使用されています。 さまざまな電流定格があり、多くの場合、簡単に識別できるように色分けされています。
- ブレード型ヒューズ:自動車用ヒューズとしても知られるブレード ヒューズは、さまざまな電気回路を保護するために車両で一般的に使用されています。 プラスチック製の本体の背面に 2 つ以上の金属製の突起が付いています。 ブレード ヒューズには、ミニ、標準、最大などのさまざまなサイズがあり、それぞれ電流定格が異なります。
- リセッタブル ヒューズ (ポリマー正温度係数 - PTC ヒューズ):これらのヒューズは、PTC ヒューズまたはリセット可能ヒューズとしても知られています。 従来のヒューズとは異なり、リセット可能ヒューズはトリップ後に交換する必要がありません。 これらには、通常の動作温度で高い抵抗を示すポリマー要素が含まれています。 過電流状態が発生すると、素子が加熱して抵抗が大幅に増加し、電流の流れが効果的に制限されます。 障害が解消されると、PTC ヒューズが冷えて抵抗が低い状態に戻り、再び電流が流れるようになります。
- 温度ヒューズ:温度ヒューズまたは温度ヒューズとも呼ばれるこれらの安全装置は、過熱から保護するように設計されています。 これらには、特定の温度で溶けて回路を切断し、さらなる過熱を防ぐために電源を切断するヒュージブルリンクが含まれています。
- 高電圧ヒューズ:これらのヒューズは、送電および配電システムなどの高電圧用途向けに特別に設計されています。 これらは大電流に耐えられる堅牢な構造を備えており、通常は油またはガスが充填されたエンクロージャ内で使用されます。
- 半導体ヒューズ:これらのヒューズは、傷つきやすい電子部品や半導体デバイスを保護するために設計されています。 これらは、高エネルギー過渡現象や短絡による損傷を防ぐ速効性の特性を備えています。
使用方法とメンテナンス
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低電圧配電システムでは、ヒューズは安全保護の役割を果たす電気機器の一種です。 ヒューズは、電力網の保護や電気機器の保護に広く使用されています。 送電網や電気機器に短絡障害や過負荷が発生した場合、自動的に回路を遮断して電気機器の損傷を防ぎ、事故の拡大を防ぎます。
ヒューズは、絶縁ベース (またはサポート コンポーネント)、接点、メルトなどで構成されます。メルトはヒューズの主な動作部分です。 溶融物は、回路内で直列に接続されたワイヤの特別な部分に相当します。 回路内で短絡や過負荷が発生すると、電流が流れすぎて過熱により溶融し、回路が遮断されます。 溶融物は多くの場合、フィラメント、グリッド、またはシートに加工されます。 溶融材料は融点が比較的低く、特性が安定しており、溶けやすいという特徴があります。 一般的には鉛錫合金、銀メッキ銅板、亜鉛、銀等の金属が使用されます。 回路が溶けて切断される過程でアークが発生します。 アークを安全かつ効果的に消すために、通常、溶融物はヒューズハウジングに取り付けられ、アークを迅速に消すための措置が講じられます。
ヒューズは構造が簡単で使いやすく、価格が安いという利点があり、低電圧システムで広く使用されています。
注記
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ヒューズの優れた短絡保護性能により、ヒューズは高電圧および低電圧の配電システム、制御システム、および電気機器に広く使用されています。 短絡および過電流保護装置は、最も広く使用されている重要な保護装置の 1 つです。
ご使用にあたっては、ヒューズの使用上の注意、日常の点検・保守に十分ご注意ください。
ヒューズ使用上の注意事項:
1. ヒューズの保護特性は、保護対象の過負荷特性に適合させる必要があります。 起こり得る短絡電流を考慮して、対応する遮断容量を持つヒューズを選択する必要があります。
2. ヒューズの定格電圧はライン電圧レベルに適合する必要があり、ヒューズの定格電流は溶融物の定格電流以上である必要があります。
3. 回路内のヒューズ溶融の各レベルの定格電流はそれに応じて一致する必要があり、前のレベルの溶融の定格電流は次のレベルの溶融の定格電流より大きくなければなりません。
4. ヒューズの溶融量は要件に合わせて調整する必要があり、溶融量を任意に増やしたり、溶融量を交換するために他の導体を使用したりすることは許可されません。
ヒューズの検査:
1. ヒューズとメルトの定格値が保護された機器と一致しているかどうかを確認します。
2. ヒューズの外観に損傷や変形がないか確認し、磁器の絶縁体に点滅する放電マークがないか確認します。
3. ヒューズの各接点が損傷しておらず、しっかりと接続されており、過熱現象がないことを確認します。
4. ヒューズ信号インジケーターが正常かどうか。
ヒューズの使用とメンテナンス:
1. 溶融した場合には、溶融の原因を注意深く分析する必要があります。 考えられる理由としては、
(1) 過負荷動作による短絡故障または正常な溶断。
(2) 溶湯を長時間使用すると、酸化や運転中の高温により溶湯が破損し、溶湯の特性が変化する場合があります。
(3) 溶融物の取り付け中に機械的損傷があり、それにより溶融物の断面積が減少し、操作中に偶発的な切断が発生します。
2. メルトを交換するときは、次のことを行う必要があります。
(1) 新しいメルトを設置する前に、メルトが溶ける原因を特定する必要があります。 溶融の原因が特定できない場合は、試行納品のために溶融物を交換しないでください。
(2) 新しいメルトを交換するときは、メルトの定格値が保護された機器に適合しているかどうかを確認してください。
(3) 新しいメルトを交換する場合は、ヒューズチューブの内部の焼け具合を確認する必要があります。 火傷がひどい場合はヒューズチューブも同時に交換してください。 磁器溶融管が破損した場合、他の材質の管に交換することはできません。 フィラー式ヒューズの溶融物を交換する場合は、フィラーの充填に注意してください。
3. ヒューズは配電装置と同時に修理する必要があります。
(1) ゴミを取り除き、接点の接触状態を確認します。
(2) ヒューズの外観 (ヒューズ チューブを取り外します) に損傷や変形がないかどうかを確認し、磁器部品に放電のちらつきマークがないかどうかを確認します。
(3) ヒューズ、溶断、保護回路または機器が適合しているかどうかを確認し、問題がある場合は速やかに調査します。
(4) TN 接地システムの N ラインと機器の接地保護ラインの確認に注意してください。 ヒューズの使用は許可されていません。 (5) ヒューズを保守・点検する場合は、安全規定に従って電源を遮断する必要があり、電気を通したヒューズチューブの取り外しは禁止されています。
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