サーキットブレーカーとは何ですか？どのように機能しますか？

問題

暗くて嵐の夜です。ホールライトをフリックし、コーヒーメーカーを接続して、ポータブル電気ヒーターをクランクアップします。かすかな、しかし不吉なクリック音が聞こえると、快適になり始めます。すべてが黒くなります。それはあなたの電気システムでトリックをしている猫泥棒やポルターガイストではありません。これは、トリップした電気回路ブレーカーによって保護されている過負荷の回路です。ちょっと不気味で神秘的ですねあなたがいくつかの簡単なことを知っているなら、そうではありません。

回路ブレーカーが適切に機能する15アンペア回路を傾ける理由家族の便利屋

図A：適切に機能している15-AMP回路

この回路には、デバイスに必要なアンペア数を簡単に運ぶことができるワイヤーと電気回路ブレーカーがあります
その上に。

回路とは何ですか？

電気が家に入ると、回路ブレーカーボックス（または古い家ではヒューズボックス）に送られ、そこでいくつかの回路に分割されます。各回路はブレーカーまたはヒューズで保護されています。照明、目覚まし時計、その他の小さな電気製品のみが通常使用される寝室、居間、ファミリールームは、通常15アンペアの回路上にあります。キッチン、ランドリールーム、バスルーム、ダイニングルーム（トースター、アイロン、ヘアドライヤー、その他の大容量のアイテムを使用する可能性が高い場所）には、通常、より頑丈な20アンペアの回路があります。 5,000ワットの電気温水器や10,000ワットの電気レンジなどの主要な電化製品は、非常に多くの電力を必要とするため、独自の30〜50アンペアの専用回路を使用します（を参照）。 イチジク。 NS 以下の「追加情報」）で、大きな「2極」回路ブレーカーサイズで保護されています。

回路の過負荷とは何ですか？

回路ブレーカー、ワイヤー、さらにはワイヤー絶縁体もすべてシステムとして機能するように設計されており、そのシステムには限界があります。回路に設計されているよりも多くの電流を流してみてください。そうすると、事態が発生し始めます（イチジク。 NS). 過剰な電流を流す負担でワイヤーが熱くなります。これが発生すると、ワイヤ周辺の絶縁が劣化したり、溶けたりする可能性があります。絶縁体が溶けると、電流はワイヤ内に閉じ込められなくなります。火事が始まるのはその時です。幸いなことに、回路ブレーカーは過剰な電流を感知して「トリップ」し、損傷が発生する前に電力の流れを停止します。

あなたの家の明かりが消えた夜、あなたは明かりとコーヒーメーカーだけが作動していて大丈夫でした。あなたがそのくそスペースヒーターを差し込んだとき、本当の問題は始まりました。

サーキットブレーカが過負荷の回路をトリップする理由家族の便利屋

図B：過負荷回路

この回路には、エネルギーを必要とするデバイスが多すぎて、設計よりも多くのアンペア数を伝送しようとしています。物事は熱くなり始めます。幸いなことに、回路ブレーカーはこれを感知し、トリップして回路を「遮断」します。

アンペア、ボルト、ワットの計算方法

問題の解決を開始するには、1つの簡単な「経験則」式を知る必要があります。この式は、特定の回路上のすべての電気部品が過負荷になっているかどうかを判断するのに役立ちます。この式は、日常の用語とそれらが互いにどのように関連しているかを定義するのにも役立ちます。結局のところ、電球とスペースヒーターはワットでラベル付けされています。アンペアのツールとサーキットブレーカー。と私たちの家庭用電気システム（ボルト）：それらはどのように組み合わされていますか？

簡単な式（イチジク。 NS）は、次の方法を示しています。ワットを電圧で割ると、アンペアになります。示されている他の方程式は、同じことを言う他の方法です。

電圧最も簡単に言えば、電気（電子の鎖）が移動する圧力として説明できます。大型家電製品への電流は240ボルトのより高い圧力で押し出されますが、ほとんどの家庭用電流は120ボルトで押し出されます。

アンペア （またはアンペア）は、電圧が特定のポイントを超えてプッシュする電子の数の測定値です。
一秒。

ワット は電力の測定単位です。これは、電気ガジェットを機能させるために電気ガジェットに押し込まれた電子の数を示します。それは電気会社があなたに請求するものです。

サーキットブレーカが基本式をトリップする理由家族の便利屋

図C：基本式

これらの簡単な方程式を使用して、電気のさまざまな測定値を変換し、物事を決定するのに役立てます 15アンペアのブレーカーにあるコンセントの数や15アンペアの回路にあるライトの数など持ってる。

のヒントについて学ぶここでより簡単な家庭用電気配線。

ブレーカーがトリップするのはなぜですか？

トリップした回路と回路ブレーカーの容量は、15アンペア、つまり1,800ワット（15アンペアx120ボルト= 1,800ワット）です。ライトは360ワット、またはわずか3アンペア（360ワットを120ボルトで割った値= 3アンペア）を消費しました。これは、15アンペアシステムの容量の範囲内です。 800ワットのコーヒーメーカー（120ボルトで割ったもの）は6.6アンペアを消費し、ライトよりもかなり多くの電力を消費しましたが、それらを合わせた9.6アンペアの消費は依然として15アンペアの回路の制限内です。

しかし、1,200ワットのスペースヒーターを接続すると、必要な10アンペアと、他の2つのデバイスの消費量により、15アンペアのシステムで19.6アンペアが引き出されました（イチジク。 NS). 豚を飲み込むニシキヘビのようなものです。システムは負荷を処理できません。サーキットブレーカはしばらくの間これを許容しました。しかし、過剰な電流とその結果生じる熱がブレーカー内の2つの金属片を変形させ始めると、それらは「引き金を引く」ようになりました。そしていつ金属片が特定のポイントに曲がると、トリガーが2つの接点をスナップして離し、電気の流れを遮断してシャットダウンしました。回路。回路に突然大きな引き込みがある場合は、回路ブレーカーの小さな電磁石が接点を引き離す可能性もあります。ヒューズがある場合、過剰な熱がヒューズ内のワイヤーを溶かし、それが電気の流れを止めます。

これが20アンペアのブレーカー（2,400ワットを運ぶことができるより太い12番のワイヤーを備えたもの）であった場合、ブレーカーは作動しなかったでしょう。しかし、ワイヤーが壁にあり、ブレーカーがブレーカーボックスにあると、確立された回路をアップグレードするためにできることはあまりありません。しかし、他の選択肢もあります。

240ボルト回路

電気温水器、乾燥機、ストーブなどの大型の電化製品は、240ボルトの回路を介して電気が供給されるほど多くの電力を必要とします。これは、240ボルトの回路の電圧が2倍の強さで「押し出される」ためです。たとえば、120ボルトの回路で6,000ワットの電気フルーゲルホーンを使用するには、50アンペアの回路が必要になります（6,000ワットを120ボルトで割った値= 50アンペア）。それには巨大なワイヤーが必要になります。しかし、240ボルトの回路で同じ6,000ワットのフリューゲルホルンが必要なのは、25アンペアの回路（6,000を240で割った値= 25）と、より小さなワイヤーと回路ブレーカーだけです。

解決策1—短期的な修正

簡単な解決策は、スペースヒーターを過剰な容量のある回路のコンセントに差し込むことです。回路の既存の負荷をかなり簡単に判断できます。回路ブレーカーをクリックしてから、ライトスイッチとテストコンセントをフリックして、機能しなくなったものを確認します。次に、その回路上のデバイスの合計ワット負荷を合計します。多くの場合、これは口で言うほど簡単ではありません。「寝室」というラベルの付いた回路が、洗濯室のコンセントに電力を供給する場合があります。または、デュプレックスレセプタクルの上部と下部のコンセントは異なる回路上にあります。回路をマッピングし、電気的負荷を合計すると、過負荷をかけずに回路にさらに多くのデバイスを接続できるかどうかを判断できます。

電気負荷を合計するときは、定格が15アンペアのワイヤーで1日中15アンペアを運ぶことができることに注意してください。ただし、15アンペアのブレーカーとヒューズは、継続的に12アンペア（定格の80％）しか伝送できません。連続ベースは、3時間以上容量が負荷された回路と見なされます。この80％のルールは、すべてのブレーカーとヒューズに適用されます。荷重の計算の詳細については、を参照してください。電気的過負荷の防止.

解決策2—長期的な修正

最良の長期的な解決策は、ヒーター用の新しい専用回路とコンセントを設置することです。ほとんどの電気技師は、回路の半分以上の容量を消費するアプライアンス専用の回路を提案します。 イチジク。 NS 「追加情報」（下記）のは、一般的に専用回路を備えたアプライアンスのワット数を示しています。 120ボルトであろうと240ボルトであろうと、大型の電気器具を設置するときはいつでも、正しいサイズのワイヤーと回路ブレーカーを備えた専用の回路に設置してください。

あなたがから見ることができるように イチジク。 E、より太いNo. 12ワイヤーを備えた20アンペアのブレーカーは、No。14ワイヤーを備えた15アンペアの回路よりも多くの電流を流すことができます。キッチン、ランドリールーム、バスルーム、ダイニングルームを配線または再配線する場合、米国電気工事規程では、より多くの電流を流すことができる20アンペアの回路を設置する必要があります。多くの電動工具を使用する場合は、ガレージ、ワークショップ、地下室にも20アンペアの回路を使用するのが理にかなっています。

新しい回路を配線する方法については、を参照してください。新しい回路を接続する方法.

サーキットブレーカがワイヤサイズをトリップする理由家族の便利屋

図E：ワイヤーサイズ

大きい12ゲージのワイヤは、小さい14ゲージのワイヤよりも、過熱することなく、より多くのアンペア数を安全に運ぶことができます。

について学ぶここで8つの最も一般的な電気コード違反。

改ざんは許可されていません

ヒューズが飛ぶのを防ぐために「ヒューズボックスにペニー」を入れた住宅所有者は、脳を短絡させています。回路に押し込まれたアンペアが多すぎると電力の流れを妨げるヒューズがないと、ワイヤが過熱し、ワイヤの絶縁が溶けて火災が発生します。また、15アンペアのブレーカーを20アンペアのブレーカーに単純に置き換えることはできません。これは、ヒューズボックスに1セント硬貨を入れるのと同じです。回路ブレーカー、ワイヤー、およびワイヤー絶縁体はすべて、安全に連携するように設計およびサイズ設定されていることを忘れないでください。

追加情報

図D：一般的な専用回路