しくみから徹底調査！電気工作DIYでも便利に使えるブレーカーの改造(流用)実験をご紹介します！
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- Опубликовано: 9 сен 2024
- 家庭のAC100V用として使われるブレーカーを電気工作DIY(直流)で使えないか、
改造・流用実験を行ってみました！
交流用ブレーカーは直流で使えるのか？
そもそもブレーカーのしくみとは？
まさかのブレーカーの遮断時間・電流の調整機能とは？
その他、調査・実験してみた結果を個人的な見解と合わせてご紹介します！
AC100Vなどでブレーカーを使用する場合、取付、取り外しなどには
電気工事士の資格が必要ですのでご注意下さい。
今回のような直流で使う場合は資格は必要ありませんが、
大電力を扱う場合も多いと思いますので、安全にはくれぐれもご注意いただきますようお願いいたします。
また、今回の実験では全く問題はなさそうでしたが、
実施する場合におきましては問題がないかよくご確認いただき、
自己責任にてDIYしていただきますようお願いいたします。
今回使用したAC100V用ブレーカーはAmazonなどで誰でも買うことができます。
電流も3A～30A程度までいろいろ選べます。
どれも日本メーカー製で品質は非常に高いと考えられ、安心して使用できると思います！
・安全ブレーカ 15Aモデル 897円(2023/10/3現在)
amzn.to/46pGP8u
実験時はこれが最安かなと思いましたが、
下記のもっと安いものがありました！
・ノーヒューズブレーカ 15Aモデル 715円 (2023/10/3現在)
amzn.to/48Ewt6m
価格が安い上、サイズもコンパクトなので、DIYにはこちらのほうがオススメかもしれません！
分解はしていませんが、動作原理・構造はほぼ同じと考えられます。
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※測定結果の追記
今回のブレーカーの各部電圧降下値(抵抗値)
全合計 115mV(約7mΩ)
バイメタル部 100mV(約6mΩ)
ネジ止め端子部 3.2mV(約0.2mΩ) 2か所あり
開閉接点 4.7mV(約0.3mΩ)
なお電流は約16.5Aです。
大半の抵抗がバイメタルによるものでした！
ACの場合、50Hzで電圧が最小０Vになりますが、DCは印加電圧で一定です。
ACの場合、一瞬アークが飛んでいて電圧が下がると消えます。DCの場合、アークが長くなるか、消えません。今回24Vでしたので接点が離れて遮断しましたが、電圧が高いと遮断できません。アークが接点間に飛びつつけます。この２〜３mmの接点間だとDC100V、10Aくらいで遮断できなくなると思います。DC200V、10Aならまず無理でしょう。
直流の電流遮断は工夫が必要で、
◯磁石でアークを飛ばす
◯接点間に物質を挿入する
などが考えられています。
コメント＆解説ありがとうございます！
現状、24Vバッテリー以上の電圧で使うことはまずないと思いますが、
そのあたりも説明しておいたほうが良かったですね！
@@kenyakuDIY 私もオフグリッドをするにあたり直流用ブレーカーを昔、探しました。
交流用を使えるという安直な意見が多かったですが、確か３PのAC/DC兼用ブレーカーを三菱電機あたりが出していたんですが、取説にDCは（接点が融着する可能性があるので）入力はL1の一次に接続し、L1の2次側をN（L2だったか？）の一次側に入れて、N（L2かも……）の2次側から出力させる指示がありました。
DC用のブレーカーは入手性が悪いのは確かですが、12～24Vボルトですとアンペア数が高くなりがちなので、AC専用品の流用はかなり危険だと思案します。
実質的にバッテーリーを使った溶接作業と同じことをしているわけです……。
車のオルタネターからサブバッテリーへの配線に、以前から使用しています。 ブレーカーとしてよりもSWとして入れています。 ちゃんと検証してくれてるので、これからも安心して使用できます。
コメント＆情報ありがとうございます！
参考になります。
そこまで頻繁にオンオフするのでなければ全く問題ないかと思います！
若い頃、確か高校生（普通科）の時に自宅の配電盤のブレ―カーがOFFになった際、すぐに上げても元に戻りませんでした。ブレーカーが壊れたと思って心配したら、時間がたったら元に上げる事ができました。正確には一端下げてあげる。大変不思議でした。。。この理由を自分なりに何日も考えたら、おそらくバイメタル（温度）で動作させていると予想しました。しかしこの内容って周りの人に相談しても興味もってもらえないので一人で考えているだけでした。。。電気オタクってこっそり系の人って多いと思います。同じセンスをもっているってなんか共感していいなです！
コメントありがとうございます！
確かに落ちたすぐはバイメタルが過熱しているので元に戻せないかもしれませんね！
ブレーカーが切れる原理は電気工事士資格を取るために勉強したので知ってはいました。
実際に動作が見れたのは嬉しいです。
いつもお役立ち動画をありがとうございます。
コメントありがとうございます！
私もバイメタルの動作がよく理解できて良かったです！
昔、真冬にブレーカー落ちが頻発するポンプがありまして、バイメタルは気温に左右される事を知りました。
仕様書には使用条件で気温範囲が書いてありました。
コメント＆情報ありがとうございます！
導体はたいてい温度が低いと抵抗値が下がるので、低温時にも落ちる場合がありそうですね！
手押し芝刈り機をmakita電池とPWMとパワーホイール2個付けて自走式に改造中でmosスイッチ経由でon-offします。
芝刈り機はリール刃に物を噛んで止まることがよくあるので10Aブレーカー注文しました。
バイメタルの入ってない側の端子でmosスイッチを切ろうと思います。
感度調整ができることがわかり助かります。
コメント＆情報ありがとうございます！
参考になりました！
ブレーカーについて深堀した実験が面白かったです
追加実験で漏電ブレーカーの機能
についてもして欲しいですね
コメントありがとうございます！
確かに漏電ブレーカーのしくみもかなり気になります！
直流を切るなら２Ｐ２Ｅで、２極両方を使用して切るとアーク遮断性能が上がります。
(プラスを左上端子に入れる、左下から右上にもう一度入れる、右下からマイナスへ繋ぐ)
ただ、直流の短絡電流遮断はアークが大きい場合がある(電源の容量や電圧で変わる)ので短絡保護としては危ない場合もあります。
アークが上手く切れないと、ガスが発生したりして、密閉状態だと弾けたり焦げ臭かったり最悪火が出る可能性もありますので注意して下さい。
自己消化性があるのでたち消えるとは思いますが。
責任は取れませんが、24v程度なら大丈夫かな？？
どうせ買うならDCも切れるブレーカーの使用をオススメします！笑
どうしてもスイッチとして使用するならDCが切れるガラス管ヒューズとの併用を！
コメントありがとうございます！
動画内でも解説してますが、LFPバッテリーのBMSやインバータにも過電流（短絡）保護がありますので3重の保護になっています。
むしろブレーカーは無意味の議論はあると思います！
これは、素晴らしい！！
調節ねじの感度の良さには、びっくりでした。
直流で使用する。これ！早速色々、使わせて頂きます！
ありがとうございました
コメントありがとうございます！
調整ネジは思った以上の調整範囲がありそうでした！
調整はなかなか大変だとは思いますが、
うまく調整できればかなり使えると思います！
2P2Eは基本的にAC200V利用の時に必須な仕様ですね。（単相3線の交流は、活線同士の両端が200Vになるため、配線の組み換えで電圧を変えれる。最近の家庭用ブレーカーキットは小型化するためにブレーカーのスイッチで変える回路が入ってるので、動画中に登場した協約タイプのブレーカーが使えないのはこのため）
まあ、AC時の発熱量が最大値の電流値になるので、DC時のリミットブレーカーへの転用はアンペア計算がちょっと面倒くさいかも。
ただ、そこをクリアできるなら、2P1Eの協約タイプリミットブレーカーをDC転用はアリですね。（DC用の大電流対応リミットブレーカーはなかなかないし、N端子をマイナスに接続するセオリーを守れれば、回路実装時にプラス・マイナスの配線長を同じく組めるので作業しやすいし。）
コメント＆詳しい解説ありがとうございます！
とても参考になりました！
交流低圧用の量産部品をDIYに流用するのは確かにアリですね。電動機やトランス、スイッチング電源、大容量コンデンサのせいで作動してしまっても問題ありませんし。（困るのは自分だけ）超高圧の様に遮断タイミングを電流ゼロの時に行うような制御をしていないのも大きいです。
特別高圧、超高圧設備の遮断機設計（というか系統設計）だと下流の構成、設備の仕様で設定が変わるので突入電流の問い合わせが非常に多くありました。
集合住宅の屋内配線ではN端子が活線側に接続されている事がある為、配電盤より下流の配線色を信用してはいけない。とエアコン取付工事に来た若い作業者が100Vから200Vへの変更工事の際に確認作業をしていました。有資格者がしっかり仕事をしてくれると安心できます。
最近のブレーカーがというか、昔は規格統一してあって分電盤とメーカー違ってもブレーカー流用できたんよな。いわゆる協約型。どっかのメーカーのブレーカーを在庫しとけば現場でどこのメーカーの分電盤でも対応できた。そんでコンパクト分電盤及びコンパクトブレーカーができたときも規格統一しましょうという話があったらしいんだけど残念ながら実現しなかった。おかげで回路増設するときとか現場で分電盤確認してからブレーカーの手配せんといかん。コンパクト分電盤でも100/200Vの電圧切替はブレーカー側でやるタイプか分電盤の銅バーいじるタイプかはメーカーで違うで。
ブレーカーの仕組み、初めて知りました!
ありがとうございます。
コメントありがとうございます！
それは良かったです！
いつも楽しく拝見しています。
調整ビス(木ネジ？)とビスの受け側(樹脂？)にネジロックを
使用していないのが衝撃でした！
ブレーカーの出荷時過電流調整(電流遮断)で締め緩めを繰り返すと樹脂側にガタが出ると考えます。
M電機、F電機のブレーカーは肝の部分の材料に樹脂は
未使用で調整部にネジロックを使用しています。
勉強になりました。
今後も楽しいレポートお願いします。
コメントありがとうございます！
調整ネジは決してゆるくはなかったですが、
ネジロックまではなかったように思います！
遮断能力はヒューズのが優れているので数百アンペアの事故電流が考えられる場合はヒューズがお勧めですよ。
コメント＆解説ありがとうございます！
仕事で分電盤の工事をする時、意識せずに取り付け取り外しをしていたので特に考えては居なかったのですが
バイメタルの発熱(損失)で動作するので、直流でも動作するだろうとは思っていましたが
実験されて頂きありがとうございます(交流の実効値を直流に換算すれば…当たり前ですね)
ご存知かと思いますが、直流だと遮断時のアークが交流と違う振る舞いをするので、接点の消耗が直流の方が環境的に厳しいと思いますので
単純なスイッチとしては使わないほうが安全かと(安全装置として割り切るか、無負荷操作の手順を守る)
コメント＆解説ありがとうございます！
接点対策にいろいろ方法もあるらしいので試してみたいと思います！
オフグリッドの太陽光発電システムを組んでいるので、直流側はサーキットブレーカーを使用しています。サーキットブレーカーって、結構高いんですよね～♪次の別回路で増設する時は、是非参考にさせて頂きます♪
ありがとうございました。
コメントありがとうございます！
サーキットブレーカー、確かにかなり高いですよね。
こちらでも問題ない使い方ならとても安くできると思います！😆
ブレーカーってバイメタルが使われてるんですね。知らなかったです。バイメタルというとこたつの制御（古い？）のイメージしかなかったので、こんなところで活躍してるとはいい勉強になりました。
コメントありがとうございます！
価格か安いので、家庭用のブレーカーは大半がバイメタルだと思われます！
以前、12Vの充電式丸ノコをカーバッテリーで使用する時に利用したことが有ります
遮断電流の計算は面倒でしなかったのですが刃が詰んだ回転停止時には作動しましたよ
思うよりコードが発熱しましたが
コメント＆情報ありがとうございます！
参考になります！
内容が簡単理解できるので、興味深かったｗ
コメントありがとうございます！
それは良かったです！😊
@@kenyakuDIY 私は知識浅いので・・・
理解の及ぶ範囲でないと興味沸きませんものねw
えっ・・・国産のオムロンとかのブレーカーは完全密閉で、中身はケースを壊さないと見ることはできません！
たぶん湿気が入り込んで内部の電極が腐食しないようになっているのだと思います。
取り付けネジでカバーが外れるブレーカーを見たのは初めてです
コメント＆解説ありがとうございます！
この手のブレーカーはレバーの所から水分が入り放題なので、防水性は一切なさそうです。
そう考えるとDIYにおいても水分には十分注意したいですね！
テンパールは日本企業やぞ、製造は海外工場だけど配線用遮断器の日本国内シェアだとオムロンよりでかいで、そもそもこの分電盤協約型ブレーカーをオムロンは作ってない
遮断電流が大きめになったのはケース外しているため、放熱効果が大きかった事も考えられますね。
コメント＆解説ありがとうございます！
確かにそれはかなり影響がありそうですね！
負荷電流は交流でも直流でも切れるでしょう。本来ブレーカーは短絡電流も遮断しなければならないので短絡電流もきれるか追加実験していただけると嬉しいです。
コメント＆解説ありがとうございます！
ブレーカーをスイッチ代わりに使う時は、負荷の器具をスイッチオフにしておいて操作するように努めれば良い、特に切断時は必ず。
コメント＆解説ありがとうございます！
そのあたりを確実に守ればほぼ安心できますね。
忘れないように徹底したいです！
子供の頃から見慣れたブレーカーではありますが、中身を見たのは初めてでした。
面白い。
コメントありがとうございます！
私も分解したのは初めてでした。
原理自体は知っていましたが、実際に見てみるとよくできていると感心します！
ベトナム製ですね。個体差が少なく信頼性が高い工場だと思います。(以前、高校の後輩がベトナムと、別の近い国に工場を持っていて、OB会でその従業員の国民性による違いを説明してくれました。)
機械式であることは、最初の調整能力、その後の検査に信頼ができるかどうかだと思いますから、手を抜くことの少ない、昭和40年台の日本の田舎の手仕事工場の従業員のような真面目さは、必要だと思いました。(反応がねじれていてすみません)
たまたまですが、昨日、200V72Aの三相用ナイフスイッチというものをもらってきました。錆びているので何やら薬品が必要なのだと、プロの電気工事士だった陶芸仲間の人から、FBで教えてもらいました。自分では、その部分だけは、接続しない方がいいですね。自己責任では済まされない部分だと、今日の動画を見ていて、感じました。
なんてタイムリーに上げていただいたもんだ、と嬉しくなりました。一期一会です。
コメント＆エピソードありがとうございます！
確かに個人的にベトナムのかたは勤勉なイメージがあります！
三相用のナイフスイッチも商用電源に接続するのは資格が必要になりますね！
@@kenyakuDIY ありがとうございます。ぜひ、その時は、有資格者に頼むことにします。
一種電工まで合格してるけど配線用過電流遮断器の動作原理って知らなかった・・・
普通に為になったし何かに悪用できないか研究したくなってきたな。
コメントありがとうございます！
バイメタルはいろいろ使い道がありそうですね！
こういう実験をするなら電子負荷があると便利ですね
コメントありがとうございます！
電子負荷、確かに欲しいです！
これはこれで意義のある実験で参考になりますが、市販のDCサーキットプロテクタを使うのではダメなのかしら？と思ったり💦
コメントありがとうございます！
DC用のブレーカーはニッチなので値段がかなり高いことが流用の理由ですが、そのあたりも説明すれば良かったですね。
ただ海外製でかなり安いものもありましたので、一度入手してみます！
電圧にもよると思いますが、直流アークをどの様に切っているのか、興味あります。
なるほどバイメタルだったんですね！
中華発電機に付いていたブレーカーが凄い造りでしたよ。
なんとバイメタルでは無く加熱するとケースのプラスチックが柔らかくなってバネの保持が出来なくなって落ちると言う賢い設計！
真夏に３回位連続で落としたら溶解して再帰不能にwww
安普請に関しては彼等は本当に天才ですね(^_^;)
コメント＆情報ありがとうございます！
それはある意味凄すぎる発想ですね😅
真夏に落ちまくる経験は私もあります！
冒頭の部分を申し述べれば、例えば２０Aの場合、DC双方ともリミット１０Aと思います。
...って全然違いました。
ブレーカの仕組みはと想ったことありますが熱源みたいですね。
で、バイメタル次第でDCブレーカーにも広がりがあると思いました。
コメント＆解説ありがとうございます！
@@kenyakuDIY
ＤＣ～２４V位のブレーカー、
どんなアイディアがあるか、
またの記事にしたら面白いでしょーね。
以前からブレーカーの仕組みがどうなっているのかと思っていましたが、バイメタルだったのですね。
瞬間的に少しくらい電流超過しても落ちないようにするためでしょうか。
勉強になりました。
何度も切れたり入れたりしていたら、調整ネジがずれて来たりしないのでしょうかね。
コメントありがとうございます！
調整ネジは結構かたくなっているのてズレることはまずないと思います！
正規の直流ブレーカーは高いですよね！どこが違うか同じなのか知りたいです。
コメントありがとうございます！
高電圧対応のものはアークを消す機構があるみたいですが、低電圧のものはほぼ同じではないかと疑っています。
いろいろ調査してみたいと思っています！
定格ぴったりで切れるとモーターの突入電流なんかで止まるからね～
コメント＆解説ありがとうございます！
参考になります。
定格を少々オーバーしたくらいでは切れないみたいですね！
いざという時に動作してほしいものなので、調整して追加してもいいですね。
コメントありがとうございます！
定格で選ぶだけでは思ったように動作しないことがたくさんありそうなので、
一度調整＆確認すると確実かもしれませんね！
Amazonでブレーカーが売ってるのはびっくりしました。しかも安い・・・買わない理由がない！
コメントありがとうございます！
私も想像以上に安くて驚きました！👍
ブレーカーの中身、動作初めて見ました
感度調節も可能なんですね
よく電気工作で使うサーキットブレーカーは
15Aでも小型で反応が速いですが、構造は
同様なんでしょうか？
もし機会があれば分解、レビューをお願いします
コメントありがとうございます！
サーキットブレーカーにも種類がいろいろあるみたいですが、
安いものは今回と同じようなバイメタル式が多そうです。
調べてみてうまく動画にできそうならまたご紹介したいと思います！
私は少し前に、バッテリー保護よりバッテリーの元電源スイッチとして、探した挙句１００Aの低電圧用ブレーカーを買いましたが、アマゾンで2,000円近くしました。値段的にはAC用の流用がベターのようですね。でも、AC用では20A以上のものでもかなり高そうで、３０Aになるとトントン、５０Aともなるとメチャ高くなってしまいますね。もっとも信頼性と言う点ではAC用はメーカーが責任を持って品質管理してそうに思えますね。もっとも、簡単にネジを回すだけで動作電流を変えられる物ではどうでしょうか？
コメントありがとうございます！
AC用のブレーカーだと30Aくらいまでが一般的なので、価格的にも流用するならそれくらいまでになるかと思います！
実験有難うございました。最高感度に調整すると、定格電流15Aでも時間経過でトリップするように思うのですがどうでしょうか？
規格では105％以上でトリップとなっていますけど。
コメントありがとうございます！
このあたりは本当に微妙で、外気温とかにも大きく左右されそうです。
ただ見た感じ、しばらく放置したら切れてもおかしくないですね！
ACと違いDCは0V点が無いのでアークが怖い。
コメント＆ご意見ありがとうございます！
電気接点は交流に比べて直流は過酷な条件になります。 ブレーカーは安全のために使うものなので、安全が保障できなければ、意味がありませんから、やめておいた方がいいと思います。
コメント＆ご意見ありがとうございます！
動画内でも解説していますが、LFPとインバータにも過電流（短絡）保護がありますので、3重の保護になっています。
ブレーカーは保険の保険くらいの意味合いではあります！
１２５％で60分以内だったと思います。
コメント＆解説ありがとうございます！
ＤＣブレーカーが販売されてるんだから、それはそれで💦💧💨ｲﾔﾅﾝﾃﾞﾓﾅｲ
次回、ＤＣブレーカーバラしますってなw
コメントありがとうございます。
確かに探してみると海外製のDC対応の安いブレーカーも見つかりますね！