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過電流遮断器とは?配線用遮断器との違いも解説(MCCB:回路保護:自動遮断機能:電気設備保護など)

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過電流遮断器とは?配線用遮断器との違いも解説(MCCB:回路保護:自動遮断機能:電気設備保護など)

「過電流遮断器とはどのような機器なのか」「配線用遮断器(MCCB)とは同じものなのか・それとも違うのか」「漏電遮断器や安全ブレーカーとはどう使い分けるのか」という疑問は、電気設備を管理する担当者・電気工事士・ビル管理者などから多く聞かれます。

過電流遮断器(Over-current Circuit Breaker)は電気回路・電気設備において過電流(過負荷電流・短絡電流)を自動的に検知して回路を遮断し、電線・機器・建物を過電流による火災・焼損から守るための保護装置です。

本記事では、過電流遮断器の基本的な定義と動作原理、配線用遮断器(MCCB)との関係と違い、漏電遮断器(ELCB)との違い、選定のポイント、電気設備技術基準での位置づけまで詳しく解説します。

過電流遮断器とは?自動遮断機能を持つ電気安全装置

それではまず、過電流遮断器の定義と基本的な動作原理について解説していきます。

過電流遮断器(Over-current Circuit Breaker)とは、電気回路において過電流(過負荷電流・短絡電流)が設定値を超えて流れたとき、自動的に回路を遮断する機能を持つ保護装置です。

「過電流遮断器」という表現は電気設備技術基準・内線規程で使われる法令・規格上の用語であり、具体的な機器としては「配線用遮断器(MCCB)」「ヒューズ」「気中遮断器(ACB)」などが過電流遮断器に分類されます。

過電流遮断器の動作メカニズム

一般的な配線用遮断器(MCCB)型の過電流遮断器は「バイメタル素子(熱動式)」と「電磁石式引き外し装置(電磁式)」の2つの検出機構を組み合わせています。

【配線用遮断器(MCCB)の動作メカニズム】

過負荷(比較的小さい過電流・時間をかけて動作)

→ バイメタル素子(異なる熱膨張係数の金属を張り合わせた素子)が電流の発熱で曲がる

→ バイメタルが接点ラッチを押すことでトリップ(回路遮断)

→ 電流値が大きいほど動作時間が短い反限時特性

短絡(定格の数十倍以上の大電流・瞬時に動作)

→ 大電流が電磁石コイルを流れる際の磁力でプランジャーが引き込まれる

→ ラッチが瞬時(数ms以内)にトリップして回路を遮断

→ 電流値の大きさに関係なく瞬時に動作する定電流特性

過電流遮断器の主な種類

種類 英語名/略称 定格電流の範囲 主な用途
配線用遮断器 MCCB(Molded Case Circuit Breaker) 10〜1200A 建築物・工場の分電盤・主幹・分岐回路保護
気中遮断器 ACB(Air Circuit Breaker) 630〜6300A 大容量低圧主幹回路・産業用大電力設備
安全ブレーカー(分岐用) 小型MCCB 10〜50A 住宅・小規模施設の分岐回路保護
ヒューズ Fuse 小電流〜大電流まで広い 機器内部保護・高圧系統保護(限流ヒューズ)

配線用遮断器(MCCB)の特徴と選定方法

続いては、最も広く使われる過電流遮断器である配線用遮断器(MCCB)の特徴と選定方法について確認していきます。

配線用遮断器の主要なスペックと意味

配線用遮断器を選定するために確認すべき主要スペックは以下のとおりです。

定格電流(In)は連続して通電できる最大電流値であり、保護する回路の設計電流より大きく・電線の許容電流以下に設定します。

定格遮断電流(Icu・Ics)は短絡電流を安全に遮断できる最大電流値(kA単位)であり、設置点の想定短絡電流より大きい遮断容量を選定することが必須です。

フレームサイズ(AF:Ampere Frame)はMCCBの物理的サイズを示し、定格電流範囲を決定します。

定格遮断電流(Icu)が設置点の最大短絡電流を下回ると、短絡時に遮断器が安全に開路できずに破損・爆発するリスクがあるため、短絡電流計算と遮断容量の確認は必須の設計工程です。

配線用遮断器と漏電遮断器(ELCB)の違い

配線用遮断器(MCCB)と漏電遮断器(ELCB:Earth Leakage Circuit Breaker)はどちらも過電流遮断機能を持ちますが、漏電保護機能の有無が最大の違いです。

比較項目 配線用遮断器(MCCB) 漏電遮断器(ELCB)
過電流保護 あり あり
漏電保護 なし あり(漏電電流検知で遮断)
感電保護 なし あり(30mA・0.1秒以内が標準)
主な用途 幹線・動力回路・過電流のみの保護が必要な回路 水回り(浴室・台所・屋外コンセント)・感電リスクがある環境
設置義務 分電盤の幹線などに設置 水気のある場所・屋外・医療機関等に設置義務

電気設備技術基準では洗面台・台所・浴室・屋外のコンセント回路には漏電遮断器(30mA感度)の設置が義務づけられており、配線用遮断器(MCCBのみ)では感電・漏電火災の保護が不十分です。

過電流遮断器の電気設備技術基準での位置づけ

続いては、過電流遮断器に関する電気設備技術基準・内線規程の主な規定について確認していきます。

電技基準・内線規程での設置要件

電気設備に関する技術基準を定める省令(電技)・内線規程(JEAC 8001)では過電流遮断器について以下の主要な規定があります。

分岐回路の電線には電線の許容電流を超えないよう過電流遮断器を設置すること、遮断器の定格電流は分岐回路電線の許容電流以下とすること、低圧幹線から分岐した低圧分岐幹線には幹線の許容電流を超えないよう過電流遮断器を設置することが主要な規定です。

許容電流と遮断器定格電流の関係

【電線の許容電流と遮断器定格電流の関係(内線規程の基本ルール)】

条件:遮断器定格電流 ≤ 電線の許容電流

例:2.0mm単線(IVVF)の許容電流 = 27A の場合

→ 定格電流20A(または15A)のMCCBを選定(27Aより小さい値)

条件:遮断器定格電流 ≥ 想定最大負荷電流(設計電流)

例:最大負荷電流15Aが想定される分岐回路

→ 定格電流20A以上のMCCB + 許容電流27A以上の電線の組み合わせ

遮断容量(短絡電流に対する選定)

過電流遮断器の遮断容量は設置場所の短絡電流計算値以上の値を選定しなければなりません。

系統の短絡電流は変電所からの電気的距離・インピーダンスによって異なり、電源に近いほど短絡電流が大きくなります。

低圧(100/200V)系統での典型的な短絡電流は配電盤直近で5〜30kA程度であり、この値を超える遮断容量のMCCB(例:Icu = 50kA以上)を選定することが安全設計の基本です。

まとめ

本記事では、過電流遮断器の定義(過電流を検知して自動遮断する保護装置)と動作原理(バイメタル素子・電磁引き外し装置の複合動作)、種類(MCCB・ACB・安全ブレーカー・ヒューズ)、配線用遮断器(MCCB)の主要スペック(定格電流・遮断容量・フレームサイズ)と選定方法、漏電遮断器(ELCB)との違い、電気設備技術基準・内線規程での設置要件まで幅広く解説しました。

過電流遮断器は電線の許容電流以下の定格電流で・設置点の短絡電流以上の遮断容量を持つ機器を選定することが法令適合と安全確保の基本原則です。

用途・設置場所・系統条件に合わせた過電流遮断器の正しい選定と設置が、電気設備の安全と信頼性の根幹を支えることを改めて認識して、電気設備管理・設計・工事に活かしていただければ幸いです。