ヒューズ完全ガイド：回路保護のための種類・選び方・仕組み

ヒューズの種類について、すべての電子アプリケーションには回路が必要です。しかし、回路は脆弱で、過剰な電流の流れや電気的故障が発生すると損傷を受けます。

したがって、回路を損傷から保護する方法をお探しなら、ここが正しい場所です。

また、回路に電流オーバーフローを引き起こすさまざまな要因があります。間違った接続、誤った配線、人為的ミスが原因となる可能性があります。

さらに、オーバーフローが発生するタイミングを予測することはできません。したがって、そのような事態に備えるのが最善です。

幸い、必要なのはヒューズだけです。

この記事では、ヒューズについて知っておくべきすべて、さまざまな用途、選び方を紹介します。

準備はいいですか？では始めましょう。

ヒューズとは？

ヒューズ

回路安全はヒューズの専門分野です。ヒューズは電気安全デバイスです。過剰な電流が流れると、導電ストリップが溶けて分離します。保護したい電気部品と直列にヒューズを接続する必要があります。

したがって、ヒューズが開放（切断）すると、回路全体を開放することでコンポーネントへの電流流れを停止します。しかし、並列回路の1つの分岐にヒューズを接続しても、他の分岐の電流流れには影響しません。

さまざまなサイズのヒューズ

また、メーカーはヒューズワイヤーを安全シース内に配置し、ワイヤーが激しい力で燃え上がる危険を最小限に抑えます。これが起こると、電気アークブラストが発生します。通常、これは深刻な過電流時に発生します。

ヒューズにはさまざまなサイズと形状があります。しかし、メーカーは各ヒューズを特定の電気パラメータを持つ電子デバイスを保護するように設計しています。これらのパラメータは、ヒューズの動作電流、速度、時間、動作電圧、ヒューズエレメント溶融を表します。

ヒューズの種類 - ヒューズの仕組みを徹底理解

前述の通り、ヒューズの主な仕事は、過剰な電流流れがある場合に回路を遮断することです。これにより、コンポーネントを損傷から保護します。

しかし、どうやって回路を保護するのでしょうか？

最も基本的なタイプのヒューズは、その融点のために抵抗エレメントを装備しています。電流がエレメントに流れると、エレメント全体に微小な電圧降下が生じます（下流の回路に影響しないほど小さい）。このプロセスは熱として一部の電力を消散します。したがって、抵抗エレメントの温度が上昇します。

しかし、電圧が正常であれば温度上昇でフィラメントは溶解しません。しかし、電圧がヒューズ定格電流を超えて増加すると、抵抗エレメントが溶けて回路を遮断します。電流は常に加熱効果の原因です。また、抵抗エレメントの長さと厚さが定格電圧を決定します。

ヒューズエレメントは銅、アルミニウム、銀、亜鉛、またはそれらの合金から製造でき、予測可能なトリップ電流を得られます。ただし、選択したエレメントは時間経過とともに腐食や酸化しない必要があります。

ヒューズの種類 - ヒューズの特性

ヒューズは電子機器で保護に使用される最初のデバイスです。ヒューズはサーキットブレーカーほど柔軟ではありませんが、高性能デバイスには信頼できます。また、ヒューズはほとんどのアプリケーションで依然として基本的です。購入または設計前に確認すべき特性をいくつか紹介します：

ヒューズのタイプ

アプリケーションに応じて2文字でヒューズを識別できます（詳細は後ほど）。低電圧アプリケーションにはgGとaMヒューズがあります。

gGヒューズカートリッジは主に汎用目的です。これらのヒューズカートリッジは、高・低オーバーフローと短絡から回路を保護します。また、これらのカートリッジには黒いマーキングがあります。

一方、ヒューズカートリッジは電動機を短絡と高過負荷から保護します。これらのカートリッジを計算して特定の一時的過負荷に耐えられるようにできます。aMヒューズには緑のマーキングがあります。

従来電流

2つの従来電流があり、溶断電流と非溶断電流が含まれます。

従来溶断電流（If）は、従来時間が経過する前にカートリッジを溶かす電流値です。

一方、従来非溶断電流（Inf）は、ヒューズが溶けずに耐えられる電流値です。

従来電流の値テーブル

選択性

電流は直列の複数の保護デバイスを横切って流れます。また、これらのデバイスを保護したいさまざまな回路に応じて計算・配布できます。したがって、選択性は故障した回路の保護デバイスのみが動作するときに発生します。

定格電流と定格電圧

定格電流はヒューズを作動させずに通過する電流です。ヒューズを動作させるために使用できる電圧です。つまり、ヒューズを通じて許容される連続電流です。前述の通り、ヒューズの2文字がその用途を決定します。より詳細な説明は以下の通り：

定格電流と電圧のテーブル

動作ゾーン

動作ゾーンは、電流が通過する際のヒューズの動作時間を決定します。さまざまな保護デバイスの識別を計算したい場合、ヒューズの動作特性を知る必要があります。

遮断容量

遮断容量は少なくとも短絡電流と等しくなければなりません。遮断容量が高いほどヒューズは強力です。さらに、高遮断容量ヒューズは100,000A RMSまでの短絡を制限できます。

ヒューズの種類 - さまざまなヒューズのタイプ

さまざまなヒューズタイプのリストを紹介します。

1. DCヒューズ
2. ACヒューズ
3. カートリッジヒューズ
4. 高電圧ヒューズ
5. サーマルヒューズ
6. 自動車用、ブレードヒューズ、ボルトタイプヒューズ
7. DタイプカートリッジヒューズまたはDタイプヒューズ
8. リワイヤブルヒューズ
9. リセッタブルヒューズ
10. HRC（高遮断容量）ヒューズまたはリンクタイプカートリッジヒューズ
11. 低電圧ヒューズ
12. カートリッジヒューズ
13. ドロップアウトヒューズ
14. ストライカーヒューズ
15. スイッチヒューズ
16. タイムディレイヒューズ

ヒューズの種類 - ヒューズの記号

標準的なIEEE/ANSIヒューズ記号は以下の通り：

IEEE記号

ANSI記号

また、IECヒューズ記号は以下の通り：

IECヒューズ記号

ヒューズの種類

ヒューズにはDCヒューズとACヒューズの2つの主要カテゴリーがあります。各カテゴリーの下にさまざまなヒューズタイプがあります。詳しく見ていきましょう。

DCヒューズ

DCヒューズはサイズの面からACヒューズと異なります。直流回路の定値のため、より大きくなります。電流定格が最大電流制限を超えると、金属ヒューズワイヤーが溶けて回路の残りを電源から切り離します。では、DCヒューズのさまざまなタイプを見てみましょう：

カートリッジヒューズ

カートリッジヒューズはほとんどの回路で見られる一般的なヒューズタイプです。また、ガラスエンベロープ（金属キャップで端末処理）がヒューズエレメントを含みます。ガラス管なので、ヒューズが切れたときに金属ワイヤーが見えます。

リセッタブルヒューズ/ポリヒューズ

これらのタイプのDCヒューズは自己リセット機能を持ちます。

有機ポリマーに挿入されたカーボンブラック粒子（導電性エレメント）がこのヒューズの構造を構成します。回路が発熱すると、有機ポリマーが膨張し、カーボンブラック粒子を押し離します。したがって、電圧が流れなくなるまで導電性を低下させます。

過電圧抑制

ヒューズが常に電圧スパイクから回路を救えるわけではありません。しかし、過電圧保護デバイスとヒューズを組み合わせることで、電流と最大電圧スパイクの両方から回路を保護できます。

酸化金属バリスタ（MOV）と負温度係数（NTC）は過電圧抑制の好例です。

酸化金属バリスタ

自動車用ヒューズ

これらのヒューズは、最大32Vおよび42Vで動作する自動車電子システムを保護します。自動車用ヒューズは色コードで定格電流を示すブレード形状をしています。

ブレードタイプヒューズ

半導体ヒューズ

半導体が消費電力を増やす量は電流流れに応じて増加します。したがって、半導体は超高速ヒューズに適しています。また、ヒューズは最小の電流スパイクを検出できる半導体スイッチングデバイスを保護できます。

ACヒューズ

AC電流からの信号は最小から最大まで変化し、1秒間に50〜60回振動します。これらの振動中、AC電圧は0Vに触れ、溶融電極間のアークを終了させます。したがって、電気機器ではACヒューズはDCヒューズと比較して小さくなります。

ACヒューズのさまざまなタイプは以下の通り：

高電圧ヒューズ

これらのヒューズは高電圧AC送電線で使用できます。100キロボルトを超える電圧用です。

HRCヒューズ

HRCヒューズは透明なスタイトエンベロープを装備したカートリッジタイプのヒューズです。石英粉末と非導電性液体タイプがヒューズの内部を満たします。また、消火剤として機能できます。さらに、高故障電流に適しています。

排出型ヒューズ

このヒューズの主成分はホウ酸などの化学物質で、加熱時にガスを生成します。これらのガスはヒューズ端部のアークを処理する消火剤として機能します。

ヒューズの種類 - 電気ヒューズの利点と欠点

電気ヒューズを使用するメリットとデメリットを紹介します：

メリット

• ヒューズはあらゆる電気回路で最も安価な保護デバイスです
• ヒューズは操作が簡単です
• ヒューズの動作時間をマイクロサーキットブレーカーより小さくできます
• メンテナンスフリー
• 短絡時の電流制限を可能にします
• ヒューズは炎、ガス、煙、騒音を発生させずに巨大な短絡電流を停止できます

デメリット

• 短絡や過負荷後にはヒューズが切れます
• 直列接続されたヒューズは、サイズが異なる場合を除き識別が困難です

ヒューズの種類 - さまざまなヒューズタイプの用途

さまざまな電気・電子ヒューズをさまざまな電気システムと電子アプリケーションで使用できます。ヒューズの用途をいくつか紹介します：

• モーターとトランスフォーマー
• デジタルカメラ
• ノートパソコン
• プリンター
• DVDプレーヤー
• 計器用変成器
• 携帯電話
• エアコン
• スキャナー
• ゲームシステム
• 電力システム
• 電力トランスフォーマー
• 電球

ヒューズの種類 - ヒューズの選び方

適切なヒューズを選ぶためのいくつかのステップを紹介します：

1. 電圧のタイプを知る
2. ヒューズが保護する回路のアンペア定格を監視する
3. ヒューズがヒューズホルダーと一致することを確認する
4. ヒューズを検査する（内部エレメントの交換が必要な場合）
5. 検査窓付きヒューズを選択する

まとめ

最後に、オームメーターでヒューズをチェックしてください。ただし、メーターを使用する前にヒューズをホルダーから取り外してください。

また、ヒューズに検査窓がある場合、ヒューズが切れたことを検出しやすくなります。回路の問題を探すとき、目視チェックだけで十分です。

ガラス管ヒューズ

以上でこの記事を終了します。ご質問がありましたら、お気軽にお問い合わせください。喜んでお手伝いいたします。