ヒューズ（初心者向け）、DC回路におけるACヒューズ

DCヒューズは直流アプリケーションに使用されます。異常時に負荷を電源から切り離すために使用されます。ヒューズは一度機能を果たすと使用できなくなりますが、回路ブレーカーよりも安価です。

AC 電圧定格のヒューズを DC アプリケーションで使用できますか?

ヒューズは、使用されるACまたはDC電圧に適した定格電圧にする必要があります。一般的に、ヒューズのDC電圧定格は、最大AC電圧定格の半分です。（例：LLSRK_ID - 600VAC、300VDC）具体的なDC電圧定格については、工場にお問い合わせください。

ヒューズ（初心者向け）、DC回路におけるACヒューズ

DC回路ではACヒューズを使用しないでください

電気技師や電気技師としての実際の生活では、制御回路や配電盤を検査するときに、AC ヒューズが DC 回路で使用されていることに気付くことがあります。

ヒューズとは何ですか?

ヒューズとは、過電流や短絡から電気回路を保護する電気安全装置と定義できます。ヒューズはシンプルですが重要な保護部品です。ヒューズがなければ、いかなる機器も動作しません。

AC電流とDC電流

DC 回路で AC ヒューズを絶対に使用してはいけない理由を詳しく説明する前に、AC 電流と DC 電流の主な違いについて少し説明しましょう。

AC または交流電流は、方向と大きさが 1 秒間に 50 回または 60 回変化するタイプの電流です。これが交流と呼ばれる理由です。AC 電流は 1 秒間に 50/60 回ゼロ値を横切ります。
一方、DC 電流は方向と大きさの両方において一定であり、電源が失われるまでゼロになりません。

ゼロへのクロスは効果的

前述の通り、AC電流は1秒間に50～60回ゼロ電位を横切るため、このゼロ値はACヒューズの設計に役立ちます。これはどういうことでしょうか？これをより深く理解するために、電気回路を保護するヒューズの原理から考えてみましょう。

ヒューズ保護原理

ヒューズは金属フィラメントで構成されています。通常の状態では、少量または限られた量の電流がフィラメントを通過します。

• 過負荷または短絡が発生すると、フィラメントに大量の電流が流れます。
• 大量の電流が流れるため、フィラメントが熱くなり溶けます。
• フィラメントが溶けてヒューズエレメント間に隙間が生じ、電流の流れが止まります。

ヒューズの定格電流は、フィラメントの太さと長さによって決まります。電流の流れが止まると、保護対象機器は動作を停止し、過電流に対する保護が作動します。

フィラメントに使用されている素材についてですが、通常は銅、亜鉛、銀、アルミニウム、または予測可能なトリップ電流を持つその他の合金で作られています。

言い換えれば、ヒューズは使い捨ての単純な回路ブレーカー装置であり、AC 回路と DC 回路を過電流や短絡状態から保護するために使用されます。

DC または AC 電流があらゆるサイズの電気導体を通過すると、導体のサイズと電流値に応じて温度が上昇します。

ACヒューズやDCヒューズに流れる電流がヒューズの定格値を超えると、温度がどんどん上昇し、ヒューズエレメントが耐えられなくなり切れてしまいます。

ヒューズが切れる瞬間、電流はヒューズエレメントの切れた部分の間の空気を流れ続け、アークを発生させます。

アークが消える原因は何でしょうか?

ACヒューズケース内

AC 電流は 1 秒間に数回ゼロになるため、このゼロ値はアークを消すのに役立ちます。

DCヒューズケース内

電流は決してゼロにならないため、AC のヒューズよりも DC アークを消すのが困難です。この理由から、DC ヒューズは AC ヒューズよりも長く設計されており、この余分な長さが DC アークの消火に役立ちます。

主な疑問は、「ACヒューズをDC回路で使用できるか？」ということです。答えは明白です。絶対に使用しないでください。DC回路にACヒューズを使用するのは危険です。DC回路にACヒューズを使用すると、アークが安全に消火できず、火災を引き起こす可能性があります。

さまざまな種類のヒューズ

前述の通り、ヒューズは重要な保護装置です。現在使用されている主なシステムは、ACとDCの2種類です。したがって、ヒューズの種類もACヒューズとDCヒューズの2種類に分けられます。

ACヒューズ

ACヒューズは低電圧ヒューズと高電圧ヒューズで構成されており、さらに次のように分類されます。

低電圧ヒューズ

このタイプのヒューズは低電圧配電網で使用されます。低電圧ヒューズには以下の種類があります。

• スイッチヒューズ
• カートリッジヒューズ
• 再配線可能なヒューズ
• ヒューズを外します。
• ステッカーヒューズ。

高電圧ヒューズ

このタイプのヒューズは、高電圧交流送電線で使用されます。構成は以下のとおりです。

• 排出ヒューズ。
• 高破裂電流(HRC)FUSE。

DCヒューズ

DCヒューズは直流機器用に製造されています。DCヒューズには以下の種類があります。

• カートリッジヒューズ。
• 自動車用ヒューズ。
• リセット可能なヒューズ。
• 半導体および過電圧抑制ヒューズ。

ヒューズにはプラスとマイナスの端子がありますか?

ヒューズには極性がなく、プラス側もマイナス側もありません。どちらの極性のヒューズホルダーにも取り付けることができます。一般的な回路では、ヒューズは導体です。そのため、方向、極性、または向きの感覚はありません。ヒューズの融点が高いため、電流の方向に関係なく、ヒューズは電流経路を遮断します。

半導体ヒューズは、純銀で作られており、短絡が発生した場合にすぐに溶ける特性がある点で時間遅延ヒューズとは異なります。そのため、速断型ヒューズとも呼ばれています。

すべてのヒューズは同じ働きをするのでしょうか?

すべてのヒューズの動作が同一というわけではありませんが、過負荷電流と動作時間の長さによって影響を受けます。絶対に壊れないヒューズは存在しません。過負荷にならない完璧な電気システムであっても、いつかはヒューズが切れます。

リトルヒューズ社の「ヒューズ学」によれば、ヒューズは犠牲装置として機能します。ヒューズ内部の導電性の帯状の材料（一般的に「遮断能力」と呼ばれます）は、ヒューズが過負荷になると溶解します。システムが過負荷または短絡状態になると、ヒューズは回路を遮断、つまり「開く」ことで、より広範なシステムを保護します。

自動車の電気系統に使用されるヒューズの大部分は、小さなソケットに収まる2本のピンを持つ「ブレード」ヒューズです。しかし、より高い電流容量を必要とする装備が車に搭載されるようになるにつれ、ボルト締めヒューズの使用が拡大し、スペースを有効活用し、より小さなフットプリントが求められる場合にはカートリッジヒューズが普及しています。

ヒューズは高電圧から保護できますか?

はい、ヒューズは高電圧から回路を保護します。ただし、そのためには、適切な定格のヒューズが必要です。高電圧が細い金属線を通過すると、金属が熱くなり溶けて回路が遮断されます。

ヒューズは金属を溶かす必要があるため、温度に依存します。オーブンや炉内のヒューズはより少ない電流で切れますが、極寒の環境では、平均的な温度のヒューズに比べて、数十倍とは言わないまでも、何倍もの電流が必要になる場合があります。

もう一つのシナリオは、ヒューズの切れ方です。軽度の過電流が発生した場合、ヒューズが溶けて回路が開くまで数分かかることがあります。1,000Aの短絡でヒューズが切れた場合、金属が溶けて絶縁シェル内で爆発します。

高電圧ヒューズは、安全要件を超える端子間の沿面距離と空間距離を備えている必要があり、さらに、ヒューズが爆発する速さや遅さに関係なく、高電圧回路を確実に遮断する必要があります。

電圧はヒューズに影響しますか?

はい、もちろん、電圧はヒューズに影響を与えます。指定されたヒューズの定格電圧は回路電圧以上である必要があります。ヒューズの抵抗値が低いため、定格電圧はヒューズが開路しようとしている間のみに関係します。

ヒューズエレメントは、溶けたらすぐに開いてアークを消す機能と、システム内の開回路電圧が開いたヒューズエレメントに流れるのを防ぐ機能を備えている必要があります。

ヒューズ リンクは電圧に敏感なデバイスであり、障害発生時にヒューズ リンクが適切に機能するかどうかはシステム電圧によって決まることを覚えておくことが重要です。

そのため、定格電圧よりも高い電圧の回路では使用できません。ただし、定格電圧よりも低い電圧の回路では問題なく使用できます。

ヒューズに電圧定格があるのはなぜですか?

ヒューズには定格電圧があります。これは、過電流が発生した場合に回路を開路する能力によって決まるためです。特に定格電圧は、ヒューズリンクが溶断してアークが発生した際に発生する内部アークを抑制するヒューズの能力に影響を与えます。

回路電圧よりも低い定格電圧のヒューズを使用すると、アーク抑制効果が損なわれます。過電流の状況によっては、ヒューズが過電流を安全に遮断できない場合があります。

単相線対中性点電圧が 277V の 3 相で確実に接地された 480/277V 回路から電源が供給される場合、300V 定格のヒューズを使用して単相線対中性点負荷を保護できます。

この用途では、300Vヒューズは定格電圧300Vを超える電圧を遮断する必要がないため、これは合法です。半導体ヒューズを定格電圧の低い回路で使用する場合は、特別な注意が必要です。

私の記事「温度上昇が電気機器に与える影響」も読んでみてください。

車のヒューズが熱くなるのは普通ですか?

いいえ、ヒューズが熱くなるのは正常ではありません。車のヒューズが熱くなった場合、これを無視してはいけません。抵抗を通過する電流が、車の電気回路内のヒューズの発熱を引き起こします。

ヒューズとヒューズ ホルダー間の接触にかなりの抵抗がある場合、ヒューズ定格よりはるかに低い電流でも、インライン ヒューズ ホルダーを溶かすほどの熱が発生する可能性があります。

車の電気ヒューズの加熱は必ずしも急速ではないことに注意してください。初期の抵抗は比較的小さく、最初の加熱ではヒューズの融点に達しない場合もありますが、熱によって金属接続部が酸化され、接触抵抗が増加する可能性があります。

ヒューズが熱くなる原因

• 回路に市販のデバイス（携帯電話の充電器、GPS 機器、ステレオ アンプなど）を多数接続すると、過剰な電流が流れ、車のヒューズが熱くなる可能性があります。
• 工場出荷時に取り付けられたガジェットは、消費する電流が多すぎるために故障し始めており、ヒューズが熱くなることが原因である可能性があります。
• 腐食した接続部、配線、または故障し始めて正常な電流の流れを妨げているデバイスはすべて、車のヒューズの過熱を引き起こす可能性のある高抵抗の原因となります。

ヒューズパネルはそのままにして、個々の回路を分離し、電流の流れと消費をテストする必要があります。ヒーターブロワーモーターのように、本来の2倍の電流を消費している箇所に遭遇することもあります。

高抵抗がないか確認するには、各回路をもう一度分離し、ヒューズ パネルの電源ラインを含む各回路で電圧降下テストを実行します。

目に見えない接続部内部に腐食が発生している可能性があります。一方、電圧降下テストを実施すれば、配線、デバイス、または接続部のどの部分に不具合があるかを正確に特定できます。

標準ヒューズのサイズは何ですか?

240.6 に従い、ヒューズおよび固定トリップ回路ブレーカーは次のサイズで使用できます: 15、20、25、30、35、40、45、50、60、70、80、90、100、110、125、150、175、200、225、250、300、350、400、450、500、600、700、800、1000、1200、1600、2000、2500、3000、4000、5000、および 6000 アンペア。これらの代わりに、追加の標準ヒューズ サイズは 601 および 10、6、3、1 アンペアです。

ヒューズはプラス側とマイナス側のどちらに付けるべきですか?

プラス端子にヒューズを設置するだけで、電気回路を保護するのに十分な保護が得られます。ヒューズは可能な限り電源の近くに設置してください。

理由の一つは、ヒューズアイソレータが、活線と中性線の両方を遮断する必要があるACアプリケーションで広く使用されていることです。それでも、活線にヒューズを、中性線にリンクを接続すれば可能です。

ヒューズが切れる原因は何ですか?

ショートが発生すると、必ずブレーカーが落ちたりヒューズが切れたりします。また、火花やポンポンという音、さらには煙が発生する可能性もあります。何が原因なのか、ショートによってどのように「ヒューズが切れる」のかが気になる方は、以下のリストをご覧ください。

間違ったタイプのヒューズが取り付けられました

ヒューズには様々な形状、サイズ、組み合わせがあります。見た目は同じでも、用途が極めて異なるヒューズも多くあります。不適切な定格のヒューズをヒューズホルダーに挿入した場合、機器の動作時にヒューズの定格値を超える電流が流れ、ヒューズが切れる原因となることがあります。

損傷した、または古くなった電気コンセント

配線や接続部品に欠陥があると、停電（サージ）が発生し、ヒューズが切れる危険性があります。つまり、ここでも問題はヒューズが正しく機能しなかったことではなく、機器の故障にあるということです。

過負荷の回路

このような状況では、過負荷のコンセントや個々の家電製品を確認することで、原因を特定できるはずです。特に、接続されている機器が電力を大量に消費する場合は、すべてのコンセントにプラグを差し込める電源タップの使用を検討してください。

ショートサーキット

電気的な欠陥の一種に短絡があります。短絡は、抵抗（例えば絶縁体やブレーカーなど）の不足により、電流が本来の経路（回路）から逸脱することで発生します。

その結果、回路に電力を供給する2本の導体間の接続が損なわれ、「短絡」または「故障」の影響で過大な電流が電源に流れ込みます。過負荷状態の電線は電流が溢れ、損傷を引き起こします。短絡は、原因となった電気機器を破壊する可能性があります。

地絡事故

接地故障は、漏電電流が直接地面（アース）に流れるか、システムの接地された要素に接触する短絡の一種です。

接地の弱い経路に触れると、感電の危険性が高まります。そのため、キッチンやトイレにはGFCI（漏電遮断器）コンセントが設置されていることがよくあります。

アーク故障

アーク故障は、配線や端子の接続不良（端子ネジの緩みなど）によって発生します。ご自宅にアーク故障遮断器（AFCI）が設置されており、最新の状態であれば、配線不良と火花が発生した場合に回路を遮断します。