定格電圧と定格電流に基づくヒューズの選び方

電気工学の世界では、ヒューズは縁の下の力持ちです。この小さな犠牲的なデバイスは、高価な機器、複雑なシステム、そして最も重要な人命を過電流の危険から静かに守る、防衛の第一線です。ヒューズは単純に見えるかもしれませんが、適切なヒューズを選択することは重要な技術的決断であり、かつてないほど複雑になっています。.

電気事情は急速に進化している。太陽光発電、電気自動車（EV）、エネルギー貯蔵システム（ESS）の台頭は、エンジニアがより高い直流電圧とより複雑な負荷プロファイルを扱うことを意味します。このような環境では、ヒューズの選択ミスは単なる不都合ではなく、致命的な故障を引き起こす可能性があります。ヒューズの単純な間違いは ヒューズ選択 は、機器の破壊、火災の危険、重大なダウンタイムにつながる可能性がある。.

この包括的なガイドブックでは、以下の基本原則について説明します。 ヒューズサイジング. .を解明する。 定格電圧, 定格電流, そして、重要だが見落とされがちなのが 破壊能力. .最後には、あらゆるアプリケーションに適したヒューズを選択するための知識を身につけ、システムの安全性、信頼性、コンプライアンスを確保できるようになります。.

ヒューズの定格電圧について

について 定格電圧 ヒューズの電圧は、おそらく最も誤解されている仕様であるが、安全性の基本である。これはヒューズが作動する電圧を示すものではなく、ヒューズが作動する電圧を示すものである。 ヒューズが安全に開くことができる最大回路電圧 (故障状態の間、電流を遮断する）。.

ヒューズ選びの基本ルールはシンプルだ： ヒューズの定格電圧は、回路の最大電圧以上でなければなりません。.

ヒューズが切れると、内部のエレメントが溶けて隙間ができます。回路の電圧はこのギャップを「飛び越え」ようとし、電気アークを発生させます。ヒューズはこのアークを安全に消火するように設計されています。回路電圧がヒューズの定格よりも高い場合、ヒューズがアークを消火できず、電流が持続的に流れ、ヒューズ本体が激しく破裂し、火災が発生する可能性があります。.

直流回路に特別な配慮が必要な理由

AC回路の遮断は比較的簡単である。交流電圧は1秒間に100回または120回（50/60Hzの場合）自然にゼロを通過するため、ヒューズ内部のアークを自然に消滅させることができる。.

しかし、直流電圧は一定である。ゼロクロス点はない。このため、アークを消すのははるかに難しい。エネルギーは容赦なく、アークを持続させ、強烈な熱を発生させる。.

⚠️ 安全に関する警告： 直流回路に交流専用定格のヒューズは絶対に使用しないでください。AC ヒューズは、DC フォルトを安全にクリアできない可能性が高くなります。DC アプリケーション用に設計されたヒューズ ( ジーピーVヒューズ)は、直流電流を遮断するというユニークな課題に対処するため、石英砂のようなアーク消弧材を含む特別な内部構造を持っています。必ず、ご使用のシステムの直流電圧用に特別に定格されたヒューズを使用してください。.

正しい定格電流の決定

について 定格電流 (または定格電流）は、多くの人がよく知る仕様です。これは、ヒューズが開くことなく連続して流せる最大電流量を定義するものです。.

10Aのヒューズが10.1Aで即座に溶断するという意味ではありません。ヒューズには電流に反比例する特定の「溶断時間」があります。小さな過負荷であれば、より長い時間の後に溶断しますが、大きな短絡であれば、ほぼ瞬時に溶断します。.

連続負荷の場合、米国電気工事規定（NEC）第240条などの業界標準では、安全マージンを必要とします。一般的な経験則は、ヒューズのサイズを少なくとも以下のようにすることです 連続使用電流の125% 回路の.

フォーミュラ： 最小ヒューズ定格 = 通常動作電流 × 1.25

このディレーティング係数は、周囲温度の変化と負荷の通常の変動を考慮し、迷惑なトリップを防止すると同時に、堅牢性を提供します。 電気的保護. .例えば、連続負荷が 8A の回路は、少なくとも 10A の定格のヒューズで保護する必要があります (8a × 1.25 = 10a).

避けるべき一般的な電流定格の間違い

1. 温度ディレーティングの無視： ヒューズの性能は周囲温度の影響を受けます。高温環境（直射日光の当たるコンバイナーボックスなど）では、ヒューズの有効定格電流は減少します。温度軽減曲線については、メーカーのデータシートを参照してください。.
2. “利便性のための「オーバーサイズ」： 迷惑なトリップを避けるために、かなり大きなヒューズを選ぶのは危険な行為です。ヒューズはワイヤーとデバイスを保護するためにあります。オーバーサイズのヒューズは、必要なときに溶断せず、過熱や火災につながる可能性があります。.
3. 定格電流と破断容量の混同： これらは2つの異なるものだ。定格電流は通常の負荷に関するもので、破壊容量は大規模な故障に耐えられるかどうかに関するものだ。.

ヒューズの種類と用途

すべてのヒューズが同じように作られているわけではありません。ヒューズの内部構造は過電流に対する反応速度を決定し、ヒューズの特性を定義します。 ヒューズタイプ. .最も一般的な3つのカテゴリーは、速断型、時間遅延型、そしてソーラー用PVのような特殊ヒューズです。.

• 速効型（Fタイプ）： これらのヒューズは単一のエレメントを持ち、定格を超えると非常に迅速に溶断します。即座に保護が可能で、敏感な電子機器、抵抗負荷、および突入電流が予想されない回路に使用されます。.
• タイムディレイ（Tタイプ）： スローブロー」ヒューズとしても知られるこれらのヒューズは、モーターの始動時や変圧器への通電時に発生するような一時的な突入電流に耐えるように設計されています。一般的に二重エレメント設計となっており、短時間の無害なサージであれば溶断せずに処理することができます。.
• PVヒューズ（ソーラー）： で定義されている通り、太陽光発電（PV）システムの保護用に特別に設計されたヒューズです。 IEC 60269-6 規格に準拠しています。直流電流を安全に遮断し、太陽電池アレイ特有の過電流特性（低過負荷、高故障電流）に対応するよう設計されており、高い信頼性を備えています。 破壊能力.

各ヒューズの使用時期

• 速断型ヒューズを使用する PLC、可変周波数ドライブ（VFD）入力、または短時間のサージでも損傷を受ける可能性のある高感度電子機器を保護します。.
• タイムディレイヒューズを使用する モーター制御回路、電源変圧器、または起動電流が大きいが短時間である誘導負荷に使用する。ここで速断型ヒューズを使用すると、常に迷惑なトリップが発生することになる。.
• gPVヒューズを使用する は、ソーラー・パネル・ストリング、バッテリー・バンク、その他の高電圧直流アプリケーション専用です。その設計は、直流障害遮断の厳しさに対応できることが証明されています。CNKUANGYAは、以下の製品ラインナップを取り揃えています。 PVソーラーヒューズ グローバルスタンダードに準拠している。.

破断能力：見過ごされがちなスペック

定格電圧と定格電流は、通常の運転に対応するものである、, 破壊能力 (とも呼ばれる 遮断定格 またはIcn）とは、最悪のシナリオを生き抜くことである。それは 最大故障電流 ヒューズが破裂したり危険を引き起こすことなく安全に遮断できること。.

短絡が発生した場合、電流は瞬間的に数千アンペアまで急増する可能性があります。ヒューズの遮断容量がこの利用可能な故障電流よりも小さい場合、文字通り爆発して電流を止められず、危険なアーク放電が発生する可能性があります。.

ルール ヒューズの遮断容量は、設置地点で予想される最大故障電流よりも大きくなければなりません。.

• レジデンシャル： 通常10kA
• コマーシャルだ： 15kA〜25kA
• 産業用/実用規模のソーラー： 30kA～50kA以上

gPV モデルのようなヒューズの高い遮断容量は、堅牢な構造によって実現されています。耐久性のある セラミックボディ 内部空間には高純度の燃料が充填されている。 珪砂. .障害発生時には、砂がアークの周囲で溶けて熱エネルギーを吸収し、迅速かつ安全に消火するのに役立つ。.

ステップ・バイ・ステップのヒューズ選択プロセス

構造化されたプロセスに従うことで、すべての重要な要因が考慮され、安全で信頼性の高いヒューズの選定が実現します。.

1. アプリケーションを特定する： 負荷の種類（モーター、電子機器、ソーラー）とその特性を決定する。.
2. 電圧を決定する： システムの最大電圧（ACまたはDC）を求め、その電圧に対応するヒューズを選びます。 同等以上の定格電圧.
3. 定格電流を計算する： 通常の連続動作電流を決定し、1.25 を掛けて最小ヒューズ定格を求めます。.
4. 標準サイズをお選びください： 計算された最小値と同等かそれ以上の、次に利用可能な標準ヒューズサイズを選択してください。.
5. ヒューズタイプを決定する： 突入電流に基づいて、速断型ヒューズまたは時間遅延型ヒューズを選択する。PV の場合は必ず gPV を使用する。.
6. 破断能力を確認する： ヒューズの遮断定格が、システムの潜在的な最大故障電流よりも高いことを確認してください。.
7. 基準をチェックする： ヒューズがご使用のアプリケーションおよび地域の関連安全規格（IEC 60269、UL 248など）に準拠していることをご確認ください。.

例10kW の太陽光発電ストリング用ヒューズのサイジング

• 1.アプリケーション： コンバイナーボックス内の太陽光発電ストリング保護。.
• 2.電圧： ストリングは20枚のパネルで構成され、各パネルのVocは49.5Vである。寒冷地用の温度補正係数1.15を適用した後、, 最大システム電圧 = 20 × 49.5V × 1.15 = 1138.5V DC. .を選ばなければならない。 DC1500V 定格ヒューズ。.
• 3.電流： パネルのIscは9.8A。. 最小ヒューズ定格 = 9.8A × 1.25 = 12.25A.
• 4.標準サイズ： 次の標準サイズは 15A.
• 5.ヒューズタイプ： このアプリケーションはソーラーDCアプリケーションである。 gPVヒューズ.
• 6.破断能力： 利用可能な故障電流は8kAと計算される。のヒューズを選択する。 30kA 破断能力が高く、安全マージンが大きい。.
• 7.標準： ヒューズは以下の認定を受けなければならない。 IEC 60269-6.

正しい選択は 15A、DC1500V、遮断容量30kAのPVヒューズ.

最新のアプリケーションに関する特別な考慮事項

よくある質問（FAQ）

1.回路が必要とする定格電圧よりも高い定格電圧のヒューズを使用できますか？\
はい。定格電圧の高いヒューズを使ってもまったく問題ありません。例えば、240Vの回路に600Vのヒューズを使うことはできます。ただし、定格の低いものを使うことはできません。.

2.直流回路にACヒューズを使うとどうなりますか？\
⚠️ 非常に危険です。AC ヒューズは、持続する DC アークを消火するようには設計されていません。ヒューズは過熱し、故障を除去できず、破裂して火災やアーク放電を引き起こす可能性があります。.

3.なぜヒューズには 125% のディレーティング係数があるのですか？\
この安全マージンは、NEC などの電気規格で義務付けられていることが多く、軽微で無害な電流変動による「迷惑なトリップ」を防止し、ヒューズの性能に影響を与える可能性のある周囲の熱を考慮します。これにより、ヒューズは真の過電流が発生した場合にのみ溶断します。.

4.回路の最大故障電流はどのように計算するのですか？\
これは、電源のインピーダンス、導線の長さ、変圧器のデータを含む複雑な計算である。クリティカルなシステムの場合は、資格を持った電気技師が専用ソフトを使って行う必要がある。より単純なシステムの場合は、保守的な見積もりが可能であるが、常に破断容量をオーバーサイズする方がよい。.

5.破断容量と定格電流の違いは？\
現在の評価 は、ヒューズが連続的に扱える通常の電流である。. 破断能力 は、最悪の場合に安全に遮断できる最大故障電流である。両者はまったく異なる仕様である。.

6.時間遅延型ヒューズを速断型ヒューズに交換できますか？\
回路が時間遅延ヒューズ用に設計されている場合（モーターなど）、速断型ヒューズを使用すると、機器が起動するたびに不必要に溶断してしまいます。同じタイプのヒューズ（または認可された同等品）と交換する必要があります。.

7.ヒューズのマークと定格の読み方は？\
ヒューズには通常、主要な定格が刻印されています。電圧（例：「600Vac」や「1000Vdc」）、定格電流（例：「20A」）、そして多くの場合、ヒューズのタイプ（例：タイムディレイ用「T」やソーラー用「gPV」）が表示されています。.

8.ヒューズを購入する際、どのような規格を見ればよいですか？\
公認団体の認証を探す。北米の場合、これは UL (アンダーライターズ・ラボラトリーズ）。ヨーロッパおよびその他多くの地域では 国際電気標準会議 (国際電気標準会議）。太陽光発電の場合、具体的な規格は IEC 60269-6. .CNKUANGYAのような信頼できるメーカーは、自社製品が常にこれらの規格に適合していることを証明しています。.

結論安全への重大な決断

適切なヒューズの選択は、電気安全の基礎となる柱です。複雑に見えるかもしれませんが、次の 3 つの重要なパラメータに集約されます。 定格電圧, 正しいサイズの 定格電流, と十分な 破壊能力. .どれかひとつでも間違えば、プロテクション・スキーム全体の完全性が損なわれる。.

テクノロジーがより高い電圧とより高い電力密度に向かって突き進むにつれて、これらの小さいが強力なデバイスの役割はより重要になる。将来的には、モニタリング機能を統合した「スマートヒューズ」が登場するかもしれませんが、物理学と安全性の基本原則は変わりません。このガイドの概念を理解し適用することで、機能的であるだけでなく基本的な安全性を確保した設計が可能になります。.

プロジェクトで遭遇した最も困難なヒューズ選定シナリオは何ですか？DC マイクログリッドの台頭は今後のヒューズ設計にどのような影響を与えると思いますか？