ブレーカーはどうして落ちるの?その原理を解説します。

ブレーカーはどうして落ちるの?その原理を解説します。

家の中を見渡すと、エアコンや電子レンジ、ドライヤーなど、多くの電化製品があるはず。しかし家族から、「同時に利用しないようにね」と言われませんか? なぜこのように注意されるのか。それは、一度にたくさんの電気を利用するとブレーカーが落ちて家にある全ての電化製品が利用できなくなってしまうからです。もしブレーカーが落ちたら、自分の手でブレーカーを上げ、もとに戻さなければなりませんが、そもそもブレーカーはなぜ“落ちる”のでしょうか。非常に身近なことなのに、意外とその理由を理解していないかも?今回はブレーカーについて一緒に勉強していきましょう。


ブレーカーはおもに3つの種類がある

実は、一般家庭で利用されているブレーカーは3種類あり、それぞれ役割が異なります(地方により電力の形式は異なりますが、今回は関東のケースについて解説します)。以下より、一つずつ説明していきましょう。

安全ブレーカー

安全ブレーカー
一度に多くの電化製品を利用すると過大な電流(過電流)が発生します。たとえば、あなたの家が定格電流20Aの安全ブレーカーを利用している場合、それを超える電流が流れた場合にはブレーカーが落ちます。これによって、電線や電化製品を電流の過度な熱から保護しているのです。定格電流と使用電流の関係についてわからない方がほとんどかと思いますので、簡単に説明しましょう。

家電製品の使用電流は次のようになっています。以下は一例(製品や使用状況により異なります)です。
エアコン 7A 
電気ケトル 10A
ドライヤー 12A
洗濯機 4A

上記の内容を元に、エアコンと電気ケトルを同時に使った場合を考えてみましょう。
エアコン(7A)+電気ケトル(10A)=17A
この2つを同時に利用しても20Aに達していないため、安全ブレーカーは落ちません。しかし、
エアコン(7A)+電気ケトル(10A)+洗濯機(4A)=21A
上記3つを同時に使用すると20Aを超えるため、安全ブレーカーが落ちます。そうなった場合、どれかの電化製品の使用をやめるか、他の安全ブレーカーを利用しているコンセントを利用するしかありません。

また、壊れた状態で無理に電化製品を利用すると過電流が発生することがあり、その際も安全ブレーカーが落ちます。過電流は焼損を引き起こす可能性があるので非常に危険です。

安全ブレーカーはどのような原理で落ちるの?

安全ブレーカーが落ちる原理はおもに2つ。

1つは、熱を利用して落ちます。
電流が流れると「ジュールの法則」に従い、電線に熱が発生します。その熱を感知すると、バイメタル(鉄などの合金で、熱を与えると形が変形する特徴を持つ)が変形し、ブレーカーが動作します。

もう1つが磁気によるものです。
ブレーカー内にコイルという銅線を巻いたものが内蔵されており、それに電線からの電流が流れます。そのコイルの磁石の力によりブレーカーを動作するのです。

漏電ブレーカー

漏電した際に即座に電流を遮断し、身の安全を守ってくれるのが漏電ブレーカー。漏電とはその名の通り、電気が漏れる現象のことを言います。
濡れたコンセントや故障した洗濯機などに手で触ると電気が漏れ、身体を伝わり感電します。
ただこの漏電ブレーカーが設置されていれば即座に漏電を検知し電気を遮断してくれるため、結果的に身の安全を守ることができます。法律では「60Vを超える電路には漏電ブレーカーを設置すること」が義務付けられていますが、設置されていない電路が存在するのが実情です。
万が一、漏電ブレーカーが設置されていない電路を見つけた際には、すぐに設置しましょう。

漏電ブレーカーはどんな原理で落ちるの?

漏電ブレーカーにはZCT(零相変流器)という電流を感知する輪っか形状の装置が内蔵されています。そこで行きの電流と帰りの電流の差を見ているのです。
漏電していなければ行きの電流と帰りの電流に差異が生じることはありませんが、漏電すればその分帰りの電流の値が小さくなります。電流の差がわかった時点で即座に漏電ブレーカーは落ち、電気が流れを遮断します。

関西電気保安協会「漏電の仕組み」

アンペアブレーカー

アンペアブレーカーは電力会社と契約した電流値を超えた際に落ちるようになっています。
こちらに関しては、上記2つのように危険を防ぐ役割を担っているわけではありません。こちらが落ちるようであれば契約アンペア値の変更を検討するか、一度に使用する電流値の制限を行うようにしましょう。

まとめ

焼損、漏電、契約値を超える電気の使用、この3つを防ぐために、各家庭にブレーカーが設置されています。身近にある電気ですが深く考えると奥が深いものであることがわかっていただけたと思います。もし少しでも興味を持っていただけたら幸いです。それでは。

プロフィール

どわーふ

私立大学大学院(博士前期課程)卒業後、大手メーカーで電気部品の開発業務に従事。現在はとある施設にて電気主任技術者として高圧電気保安業務を担当している。また、フリーライターとして「電気主任技術者が運営する就活転職応援サイトを運営中。Twitterのアカウントはこちら

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