ちょっと、そこ！私は電源変圧器のサプライヤーに所属していますが、今日は電源変圧器の過電流保護がどのように機能するかについて話したいと思います。
まず、過電流保護がなぜそれほど重要なのかを理解しましょう。電源変圧器は電気システムの心臓部のようなものです。電磁誘導を通じて回路間で電気エネルギーを伝達します。しかし、過大な電流が流れると、さまざまな問題が発生する可能性があります。過剰な電流は過熱を引き起こし、変圧器巻線の絶縁を損傷する可能性があります。絶縁体が損傷すると、短絡が発生する可能性があり、これは電気システムにとって大きな問題です。電源供給が中断され、機器の故障が発生し、さらには安全上の問題を引き起こす可能性があります。したがって、変圧器と電気システム全体のスムーズな動作を維持するには、過電流保護が非常に重要です。
ここで、この保護が実際にどのように機能するかを詳しく見てみましょう。過電流保護方法には主にヒューズとサーキットブレーカーの 2 種類があります。
ヒューズ
ヒューズは、過電流保護の最も古くて最も単純な形式の 1 つです。ヒューズは基本的に、融点の低い短いワイヤです。ヒューズに流れる電流が特定の値 (ヒューズの定格電流) を超えると、ジュール加熱効果によってワイヤが加熱されます ($P = I^{2}R$ です。ここで、$P$ は熱として放散される電力、$I$ は電流、$R$ はワイヤの抵抗です)。熱が蓄積するとワイヤが溶け、回路が切断されます。これにより、トランスに過剰な電流が流れるのを防ぎます。
ヒューズの美しさはそのシンプルさです。比較的安価で、取り付けも簡単です。しかし、いくつかの欠点もあります。ヒューズが切れたら、交換する必要があります。また、特に大規模な電気システムでは、適切な交換用ヒューズを見つけるのが少し面倒になる場合があります。また、ヒューズはあまり調整できません。特定の定格電流を持つヒューズを選択したら、それで終わりです。さまざまな動作条件に適応するために簡単に変更することはできません。
サーキットブレーカー
サーキットブレーカーはヒューズよりも高度です。過電流状況を自動的に検出し、回路を遮断します。サーキットブレーカーには、熱磁気サーキットブレーカーや電子サーキットブレーカーなど、さまざまな種類があります。
サーマル磁気サーキットブレーカー
熱磁気回路ブレーカーは、熱素子と磁気素子という 2 つの異なる機構を組み合わせています。感熱素子はバイメタル ストリップの原理に基づいています。バイメタル ストリップは、異なる熱膨張係数を持つ 2 つの異なる金属で構成されています。電流が正常な場合、バイメタル ストリップは元の形状のままです。しかし、過電流状態になると、電流によって発生する熱によりバイメタル ストリップが曲がります。曲がるとサーキットブレーカーが作動し、回路が遮断されます。
一方、磁気素子は短絡電流に応答します。電流が突然大きく増加すると (短絡など)、電流によって生成された磁界がソレノイドを作動させます。その後、ソレノイドが回路ブレーカーをトリップさせます。熱磁気回路ブレーカーは、長期にわたる過電流状況 (熱素子によって検出) と短絡状況 (磁気素子によって検出) の両方に対処できるため、広く使用されています。
電子回路ブレーカー
電子回路ブレーカーはさらに高性能です。電子センサーを使用して電流を監視します。これらのセンサーは電流を正確に測定し、その小さな変化も検出できます。電流が設定された制限を超えると、電子回路ブレーカーはスイッチング機構に信号を送信して回路を遮断します。電子回路ブレーカーはより高い柔軟性を提供します。さまざまな動作要件に応じて、過電流トリップ設定を簡単に調整できます。また、熱磁気回路ブレーカーと比較して応答時間が速いため、変圧器を損傷から保護する上で非常に重要です。
ヒューズや回路ブレーカーに加えて、一部の電源変圧器では過電流保護のために保護リレーも使用されています。保護リレーは、過電流などの異常な電気状態を感知し、回路ブレーカーに信号を送信してトリップさせることができるデバイスです。さまざまなレベルの感度と時間遅延設定を持つようにプログラムできます。たとえば、時間遅延過電流リレーを設定して、短期間に一定量の過電流を許容することができます。これは、大型モーターの起動時など、一時的に電流が急増する可能性がある状況で役立ちます。リレーはすぐには作動しませんが、過電流が長時間続くと回路ブレーカーに信号を送ります。
ここで、過電流保護デバイスの適切なサイジングと選択の重要性について話しましょう。過電流保護デバイスのサイズが大きすぎると、変圧器に損傷を与える可能性のある過電流状況が発生したときにトリップしません。一方、サイズが小さすぎると、通常の動作条件下でも頻繁にトリップし、電源に不必要な中断を引き起こす可能性があります。したがって、変圧器回路で予想される最大電流を計算し、それに基づいて適切な過電流保護デバイスを選択することが重要です。
当社では、以下のような幅広い電源トランスを提供しています。R型トランス、トロイダルトランス、 そしてパワーエレクトロニクス変圧器。当社のすべての変圧器には、安全性と信頼性を確保するために高品質の過電流保護装置が装備されています。
電源変圧器をご検討中の場合、または過電流保護に関する詳細情報が必要な場合は、お気軽にお問い合わせください。私たちは常にお客様の特定のニーズに適した製品の選択をお手伝いいたします。小規模プロジェクトに取り組んでいる場合でも、大規模な産業用途に取り組んでいる場合でも、当社はお客様の要件を満たす専門知識と製品を持っています。
結論として、電源変圧器の過電流保護は複雑ですが、電気システムにとって不可欠な側面です。ヒューズ、回路ブレーカー、保護リレーを適切に組み合わせて使用することで、過電流による損傷から電源変圧器を効果的に保護できます。そして当社では、信頼性の高い過電流保護機能を備えた一流の電源トランスを提供することに尽力しています。当社の製品にご興味がございましたら、ぜひお声がけください。素晴らしいビジネス関係を始めましょう。
参考文献
- 電力システム: 解析と設計: J. Duncan Glover、Mulukutla S. Sarma、Thomas J. Overbye
- MMS Mansour による電力システム保護