ブレーカーやヒューズのトリップについての備忘録

2025年5月28日

ブレーカーとヒューズは、電気回路を過電流から保護するための重要な安全装置。
どちらも、回路に異常な大電流が流れた際に、回路を「遮断」することで
機器の損傷や火災、感電などの事故を防ぐ役割を担っている。

「トリップ」についての概略

「トリップ（Trip）」という言葉は
主にブレーカーが動作して回路を遮断する状態を指す。
ブレーカーのスイッチが「切」の位置に倒れることで、電気の流れが止まる。
「トリップする」＝「ブレーカーが落ちる」と表現されることも多い。

ブレーカーにはいくつかの種類があり
それぞれ異なるメカニズムでトリップする。
主なブレーカーとトリップメカニズムは以下の通り。

アンペアブレーカー（契約ブレーカー）

安全ブレーカー（配線用遮断器、MCB/MCCB）

漏電ブレーカー（漏電遮断器、ELB/RCD）

役割
漏電（電気が本来通るべきではない経路を通って大地に流れる現象）を検知し
感電や電気火災を防ぐ。
主幹ブレーカーとして分電盤全体を保護するものと、個別の回路を保護するものがある。
トリップメカニズム
- 零相変流器（ZCT）
  活線（電流が流れていく線）と中性線（電流が戻ってくる線）をひとまとめにしてリング状の鉄心に通し
  それぞれの電流が作り出す磁界の差を検出する。
  正常な状態では、活線と中性線に流れる電流は等しく、磁界も相殺される。
  しかし、漏電が発生すると、活線から流れる電流の一部が大地に漏れ
  中性線に戻る電流との間に不均衡が生じる。
  この不均衡をZCTが検出し、微小な不均衡電流（零相電流）を電圧に変換して継電器を動作させ
  ブレーカーをトリップさせる。
- 漏電ブレーカーも、過負荷や短絡保護機能を兼ね備えているものが多い。

モーターブレーカー（MMCB）

役割
モーター（電動機）の保護に特化したブレーカー。
モーターの始動電流のような一時的な大電流には動作せず
モーターの過負荷や短絡時に確実に動作するよう、特別な特性を持っている。
トリップメカニズム
基本的には配線用遮断器の熱動・電磁式に近いが
過電流が流れてからトリップするまでの時間特性（I-t特性）が
モーターの許容電流や始動特性に合わせて調整されている。
具体的には、通常のブレーカーよりも少し動作時間が長く設定されていることで
モーターの始動電流を誤って過負荷と判断し、トリップしてしまうのを防ぐ。

ヒューズは、ブレーカーとは異なり
一度動作すると交換が必要な使い捨ての安全装置。
ブレーカーのように「トリップ」してリセットするのではなく
「溶断（よう-だん）」または「切れる」と表現される。

溶断のメカニズム

ジュール熱の利用
ヒューズの内部には、融点が低い金属（可溶体またはエレメント）が内蔵されている。
回路に過電流が流れると、この可溶体の電気抵抗によってジュール熱（P=I2R）が発生する。
溶融と回路遮断
発生する熱が放熱量を上回り、可溶体の温度がその融点に達すると
金属が溶けて物理的に回路が断線する。
これにより、電流の流れが遮断され、機器や配線が保護される。

ヒューズの特性

速断性
短絡電流のような非常に大きな電流が流れた場合
瞬時に溶断して回路を遮断する。半導体保護用ヒューズなどは
非常に速い溶断速度を持つ「速断ヒューズ」と呼ばれる。
限流作用
大電流が流れて溶断する際、可溶体が溶融・気化することで一時的に大きな抵抗が生じ
異常電流の増加を抑制する効果がある。
種類
流れる電流の大きさや、溶断特性（速断型、タイムラグ型など）
形状（ガラス管ヒューズ、ブレードヒューズ、円筒ヒューズなど）によって様々な種類がある。