電気・電子の世界では、事故が発生するケースが多くあります。建物、事務所、住宅、学校、産業などに甚大な被害をもたらす可能性があります。安全対策は講じていますが、信頼できる電圧と電流は正しくありません。回路ブレーカーを取り付けると、電圧と電流の急激な上昇を制御します。それはどんな事故からも助けになります。サーキットブレーカーは、電気システムの心臓部のようなものです。システムの定格に応じて設置されるサーキットブレーカにはさまざまな種類があります。家では、さまざまな種類の回路ブレーカーが使用され、産業では、別の種類の回路ブレーカーが使用されます。さまざまなタイプのサーキットブレーカとその重要性について詳しく説明します。
サーキットブレーカーとは何ですか？
電気回路ブレーカーは、自動または手動で操作して保護および制御できるスイッチングデバイスです。 電力システム 。現代の電力システムでは、大電流に応じて回路ブレーカーの設計が変更され、動作中のアークを防止しています。
サーキットブレーカー
住宅、オフィス、学校、産業、またはその他の場所に配電網から供給される電力は、大きな回路を形成します。一端を形成する発電所に接続されているこれらの線は熱線と呼ばれ、他端を形成する地面に接続されている他の線は熱線と呼ばれます。これらの2つの線の間を電荷が流れると、それらの間に電位が発生します。完全な回路の場合、負荷（アプライアンス）の接続は電荷の流れに対する抵抗を提供し、家または産業内の電気システム全体がスムーズに機能します。
アプライアンスが十分な耐性を持ち、過電流や過電圧を引き起こさない限り、これらはスムーズに動作します。ワイヤを加熱する理由は、回路を流れる電荷が多すぎるか、短絡したり、ホットエンドワイヤをアース線に突然接続したりすると、ワイヤが加熱されて火災が発生するためです。回路ブレーカーは、残りの回路を単に遮断するような状況を防ぎます。
サーキットブレーカの種類の基本的な動作
さて、私たちはサーキットブレーカーとは何かを知っています 。 さて、このセクションでは サーキットブレーカの動作原理 。
電気技師として、この装置の操作を知ることは重要です。技術者だけでなく、人々全体がこの領域にいるため、彼らはこれを認識する必要があります。この装置は、一方が静的で他方が可動である一対の電極を含む。 2つの接点が接触すると回路が閉じ、これらの接点が一緒になっていないと回路は閉じた状態になります。この操作は、初期段階で回路をOPEN状態にする必要があるかCLOSE状態にする必要があるかは、作業者の必要性によって異なります。
条件1：回路を作成するために最初の段階でデバイスが閉じていると仮定します。損傷が発生した場合、または作業者がOPENを考えた場合、論理インジケータがトリップリレーを刺激し、トリップリレーを刺激して両方の接点を切断します。コンスタントコイルから遠く離れた可動コイル。
この操作は非常に単純で簡単なように見えますが、実際の問題は、2つの接点が離れている場合、2つの接点間に一時的な電位変動が大きくなり、高電位から低電位への大きな電子遷移が促進されることです。一方、接点間のこの一時的なギャップは、電子が1つの電極から別の電極に移動するための誘電体として機能します。
電位変動が絶縁耐力の力よりも大きい場合、ある電極から別の電極への電子の移動があります。これは、電極間に巨大な点火を引き起こす可能性のある誘電モードをイオン化します。この点火は、 アーク 。この点火は数マイクロ秒持続しますが、ブレーカーデバイス全体に損傷を与え、機器とケーシング全体に損傷を与える可能性があります。この発火をなくすためには、回路が損傷する前に、2つの電極を分離する誘電能力を消滅させる必要があります。
アーク現象
サーキットブレーカの動作中、アークは明確に観察する必要があるアークです。だから、 サーキットブレーカのアーク現象 障害が発生した場合に発生します。たとえば、防御的アプローチが行われて接点を開始する前に、接点全体に大規模な電流が流れる場合です。
接点がOPEN状態になると、接点面積が急激に減少し、SC電流が大きいため電流密度が増加します。この現象は温度上昇につながり、この熱の発生は遮断媒体をイオン化するのに十分です。イオン化された媒体は、導体とアークが接点の間に保持されるときに機能します。アークは接点の最小抵抗経路を作成し、アークが存在する間中、巨大な電流が流れます。この状態は、回路ブレーカーの動作を損ないます。
なぜアークが起こるのですか？
アーク終端のアプローチを知る前に、アークの発生の原因となるパラメータを評価しましょう。理由は次のとおりです。
- 接点間に存在する潜在的な変動
- 接触の間にあるイオン化粒子
接点の距離が最小であるため、接点間にあるこの潜在的な変動は、アークが存在するのに十分です。さらに、イオン化媒体はアークを維持する能力を保持します。
これらは アークの理由 世代。
サーキットブレーカの分類
さまざまなタイプの高電圧回路ブレーカーには、次のものがあります。
- エアサーキットブレーカー
- SF6サーキットブレーカ
- 真空遮断器
- オイルサーキットブレーカー
- エアサーキットブレーカー
サーキットブレーカの種類
エアサーキットブレーカー
このサーキットブレーカは空気中で作動し、急冷媒体は大気圧のアークです。多くの国では、エアサーキットブレーカーがオイルサーキットブレーカーに置き換えられています。オイルサーキットブレーカについては、記事の後半で説明します。したがって、ACBの重要性は、最大15KVのエアサーキットブレーカーを使用するための好ましい選択です。これは、15Vで使用するとオイルサーキットブレーカが発火する可能性があるためです。
エアタイプサーキットブレーカ
2種類のエアサーキットブレーカは
- プレーンエアサーキットブレーカ
- エアブラストサーキットブレーカ
プレーンエアサーキットブレーカ
プレーンエアサーキットブレーカは、クロスブラストサーキットブレーカとも呼ばれます。この場合、回路ブレーカーには、接点を囲むチャンバーが取り付けられています。このチャンバーはアークシュートとして知られています。
この弧はその中で駆動するように作られています。エアサーキットブレーカの冷却を実現するには、アークシュートが役立ちます。耐火物からアークシュートを作ります。アークシュートの内壁は、アークが強制的に接近されないように形作られています。アークシュートの壁に投影された巻線チャネルにドライブします。
アークシュートには多くの小さなコンパートメントがあり、金属で分離されたプレートである多くの区画があります。ここでは、各小さなコンパートメントがミニアークシュートとして機能し、金属製の分離プレートがアークスプリッターのように機能します。アークが一連のアークに分割される場合、すべてのアーク電圧はシステム電圧よりも高くなります。これは、低電圧アプリケーションにのみ適しています。
エアブラストサーキットブレーカ
エアブラストサーキットブレーカは、245 kV、420 kV、およびそれ以上のシステム電圧に使用されます。エアブラストサーキットブレーカには、次の2つのタイプがあります。
- アキシャルブラストブレーカー
- スライド式可動接点を備えたアキシャルブラスト。
アキシャルブラストブレーカー
アキシャルブラスターブレーカーでは、アキシャルブラストブレーカーの可動接点が接触します。ノズルオリフィスは、通常閉状態でブレーカーの接点に固定されています。高圧がチャンバーに導入されると、故障が発生します。電圧は、ノズルオリフィスを通って流れるときに高圧空気を維持するのに十分です。
エアブラストサーキットビーカーの利点
- アークエネルギーが少ないため、頻繁な操作が必要な場合に使用します。
- 火災の危険はありません。
- サイズが小さい。
- メンテナンスが少なくて済みます。
- アーク焼入れははるかに高速です
- サーキットブレーカの速度ははるかに高速です。
- アークの持続時間は、電流のすべての値で同じです。
エアブラストサーキットブレーカのデメリット
- 追加のメンテナンスが必要です。
- 空気は比較的低いアーク消火特性を持っています
- 大容量の空気圧縮機が含まれています。
- エアパイプの接合部から、空気圧が漏れる可能性があります
- 再打撃電流と電圧チョッピングが高率で上昇する可能性があります。
エアサーキットブレーカの用途と用途
- プラント、電気機械、変圧器、コンデンサー、および発電機の保護に使用されます
- 電力共有システムとGNDには約15Kvの空気遮断器も使用されています
- 低電流および高電流および電圧アプリケーションでも使用されます。
SF6サーキットブレーカ
SF6サーキットブレーカでは、電流が流れる接点は六フッ化硫黄ガスで動作し、SF6サーキットブレーカと呼ばれます。優れた絶縁性と高い電気陰性度です。自由電子を吸収する親和性が高いことが理解できます。負イオンは、自由電子がSF6ガス分子と衝突すると、そのガス分子に吸収されて形成されます。電子をSF6ガス分子に付着させる2つの異なる方法は次のとおりです。
SF6 + e = SF6
SF6 + e = SF5- + F
形成される負イオンは、自由電子よりもはるかに重くなります。したがって、他の一般的なガスと比較すると、SF6ガス中の荷電粒子の全体的な移動度ははるかに低くなります。荷電粒子の移動度は、主にガスに電流を流す役割を果たします。したがって、SF6ガス中のより重く、移動性の低い荷電粒子の場合、非常に高い絶縁耐力が得られます。このガスは、ガス粘度が低いため、優れた熱伝達特性を備えています。 SF6は、エアサーキットブレーカーよりもアーククエンチングメディアで100倍効果的です。 33KVから800KVの中電圧および高電圧電力システムの両方に使用されます。
SF6サーキットブレーカ
SF6のサーキットブレーカの種類
- 220まで適用されるシングルインタラプタSF6サーキットブレーカ
- 400まで適用される2つの遮断器SF6サーキットブレーカ
- 715Vまで適用される4つの遮断器SF6回路ブレーカー
真空遮断器
真空遮断器は、真空を使用してアークを消滅させる回路です。誘電回復特性と優れた遮断性を備えており、アークの不安定性に起因する高周波電流をライン周波数電流に重ねて遮断することができます。
VCBの動作原理には、電極と呼ばれる2つの接点があり、通常の動作条件下では閉じたままになります。システムのいずれかの部分で障害が発生すると、回路ブレーカーのトリップコイルがオンになり、最後に接点が分離するとします。
ブレーカーの接点が真空中で開かれる瞬間、つまり10-7〜10-5 Torrのアークが、接点の金属蒸気のイオン化によって接点間に生成されます。ここでアークはすぐに消滅します。これは、アーク中に生成された電子、金属蒸気、およびイオンがCB接点の表面で急速に凝縮し、絶縁耐力が急速に回復するために発生します。
利点
- VCBは信頼性が高く、コンパクトで長寿命です
- それらは故障電流を遮断することができます。
- 火災の危険はありません。
- ノイズは発生しません
- それはより高い絶縁耐力を持っています。
- 制御操作に必要な電力が少なくて済みます。
オイルサーキットブレーカー
このタイプの回路では、ブレーカーオイルが使用されますが、鉱油が好ましいです。空気よりも優れた断熱性を発揮します。可動接点と固定接点は絶縁油の中に浸されています。電流の分離が行われると、オイル内のキャリア接点、回路ブレーカーのアークは接点の分離の瞬間に初期化され、オイル内のこのアークのために水素ガスで気化して分解され、最終的にアークの周りの水素バブル。
この高度に圧縮された気泡とアークは、電流がサイクルのゼロ交差に達した後のアークの再打撃を防ぎます。 OCBは、最も古いタイプのサーキットブレーカです。
オイルタイプのさまざまなタイプのサーキットブレーカ
- バルクオイルサーキットブレーカ
- 最小オイルサーキットブレーカー
バルクオイルサーキットブレーカ（BOCB）
BOCBでは、オイルは急冷媒体のアーク放電に使用され、回路ブレーカーのアース部分と通電接点の間の絶縁媒体にも使用されます。同じ変圧器絶縁油が使用されます。
BOCBの動作原理では、オイル内の通電接点が分離されると、分離された接点間にアークが発生します。確立されたアークは、アークの周りに急速に成長する気泡を生成します。可動接点はアークの固定接点から離れ、これによりアークの抵抗が増加します。ここで抵抗が増えると温度が下がります。したがって、ガスの形成の減少がアークを取り囲んでいます。
電流がゼロ交差を通過すると、BOCBでアーククエンチングが発生します。完全気密容器では、気泡がオイルの中に閉じ込められています。オイルは気泡を高圧で取り囲み、アークの周りに高度に圧縮されたガスが発生します。圧力が上昇すると、ガスの脱イオン化も増加し、アーククエンチングが発生します。水素ガスは、オイルサーキットブレーカーのアーククエンチングを冷却するのに役立ちます。
利点
- 分解による冷却性良好
- オイルは絶縁耐力が高い
- それは地球と生きている部分の間の絶縁体として機能します。
- ここで使用されるオイルは、分解しながらアークエネルギーを吸収します
短所
- 高速の割り込みは許可されません
- アーク時間が長くかかります。
最小オイルサーキットブレーカー
遮断媒体としてオイルを利用したサーキットブレーカです。最小のオイルサーキットブレーカーは、遮断ユニットを活電位の絶縁チャンバーに配置します。ただし、遮断室には絶縁材料があります。必要なオイルの量が少ないため、最小オイルサーキットブレーカーと呼ばれます。
利点
- メンテナンスが少なくて済みます。
- 自動操作と手動の両方に適しています。
- それはより小さなスペースを必要とします
- MVAの容量を遮断するコストも低くなります。
短所
- 炭化によりオイルが劣化します。
- 爆発や火災の可能性があります
- 石油の量が少ないため、炭化が増加します。
- 接点間の空間からガスを除去することは非常に困難です。
さらに、サーキットブレーカはさまざまなタイプに基づいて分類され、次のとおりです。
電圧クラスに基づく
回路ブレーカーの最初の分類は、使用する機能電圧に依存します。電圧ベースのサーキットブレーカには主に2種類あり、次のとおりです。
- 高電圧–1000Vを超える電圧レベルで実装されます。これらはさらに75kVと123kVのデバイスに分けられます。
- 低電圧–1000V未満の電圧レベルで実装されます
インストールの種類に基づく
これらのデバイスは、設置場所、つまり閉鎖された場所または屋外の場所に応じて分割されます。一般に、これらは非常に高いレベルの電圧で動作します。密閉型サーキットブレーカーは、建物の内部または天候に影響されない化合物を含むものに使用するように設計されています。これら2種類の間にある重要なバリエーションは、パッキング構造とコンパウンドですが、現在の保持装置や機能などの内部設計はほぼ同じです。
外部デザインのタイプに基づく
物理的な構造設計に応じて、回路ブレーカーには2つのタイプがあります。
デッドタンクタイプ –ここでは、スイッチング機器はベース電位で容器内に配置されており、これはシールド媒体と遮断器によって囲まれています。これらは主に米国の州で使用されています。
ライブタンクタイプ –ここでは、スイッチング機器は最大電位で容器内に配置されており、これはシールド媒体と遮断器によって囲まれています。これらは主にヨーロッパとアジアの州で使用されています
遮断媒体のタイプに基づく
これは、サーキットブレーカの重要な分類です。ここでは、アーク破壊アプローチと遮断媒体に応じてデバイスを分類しています。一般に、これらは両方ともサーキットブレーカの構築における重要なパラメータとして現れ、他の構築要素を支配していました。ほとんどの場合、遮断媒体としてオイルと空気が使用されます。これらとは別に、中断媒体として機能する六フッ化硫黄と真空もあります。これら2つは最近最も使用されています。
HVDCサーキットブレーカ
これは、回路内の一般的な電流の流れを妨げるスイッチングデバイスです。損傷が発生すると、デバイスの機械的接点間に距離が生じ、回路ブレーカーがOPEN状態になります。ここでは、電流の流れは一方向のみであり、ヌル電流が存在しないため、回路の遮断はやや複雑です。このデバイスの重要な使用法は、回路内のDCの高電圧範囲を遮断することです。 AC回路は、エネルギーの散逸がほぼゼロであるため、ヌル電流の状態でアークをシームレスに遮断します。接触距離は、電圧の一時的な回復レベルに耐えるために誘電能力を取り戻す必要があります。
HVDCの運用
DC回路遮断装置の場合、DC波にはヌル電流がないため、問題はより複雑になります。そして、義務付けられたアーク閉塞は、巨大な過渡回復電圧レベルの発生につながり、アーク閉塞のない再ストライクを行い、機械的接点に最終的な損傷を引き起こします。 HVDCデバイスの構築では、ほとんどの場合、3つの問題に耐えてきました。それらは次のとおりです。
- アークの再攻撃の妨害
- 蓄積されたエネルギーの不寛容
- 人工ヌル電流の生成
標準サーキットブレーカ
これらのデバイスは、デバイスの機能を決定的に監視します。これらの標準サーキットブレーカは、単極および双極です。
単極サーキットブレーカ
これらのデバイスは、
- 主に家庭用アプリケーションで使用されます
- 単一の通電されたワイヤを保護します
- これらは回路にほぼ120Vの電圧を供給します
- 彼らは15アンペアから30アンペアを管理する能力を持っています
- 単極ブレーカーには、フルサイズ（幅1インチ）、ハーフサイズ（幅0.5インチ）、ツイン（幅1インチ、2つのスイッチで構成され、カップルを管理する）の3種類があります。回路の）。
双極サーキットブレーカ
これらのデバイスは、
- これらは回路にほぼ120V / 240Vの電圧を供給します
- 彼らは15アンペアから30アンペアを管理する能力を持っています
- 主にヒーターやドライヤーなどの巨大なアプリケーションで使用されます
- 2本の通電されたワイヤを保護します
この記事では、さまざまなタイプのサーキットブレーカ、つまり、エアサーキットブレーカ、SF6サーキットブレーカ、真空サーキットブレーカ、およびオイルサーキットブレーカについて、理解するために簡単に説明しました。 これらのサーキットブレーカに関する基本概念 。そして、それらの細分化についても、長所と短所とともに説明します。私たちはすべての概念を非常に明確に議論しました。いずれのトピックも理解していない場合、情報が不足していると感じた場合、または工学部の学生向けの電気プロジェクトを実施する場合は、以下のセクションにコメントしてください。
