標準のブレーカーは電気障害に対してどのように反応するか
故障保護のためのブレーカー操作
標準的なブレーカーは、過負荷やショートサーキットなどの故障時に電流を遮断し、電気システムの損傷、配線の過熱、火災の危険性を防ぐ重要な安全装置です。その保護作用により、回路の安全性と信頼性が確保されます。
ショートサーキット保護
過負荷保護
電気故障時の標準的なブレーカーの動作
典型的な標準的なブレーカーは、接地障害やニュートラル線の欠如を検出することはできません。代わりに、ショートサーキットと過負荷に対する保護のみを提供します。これが、National Electrical Code (NEC) がGround Fault Circuit Interrupter (GFCI) ブレーカーを使用することを要求して、デバイスと人員の適切な保護を確保する理由です。
以下は、標準的なブレーカーが正常条件と故障条件での動作を示す回路の例です：
正常条件
下の図では、照明回路は15アンペアのブレーカーによって制御および保護され、120V/240Vのメインパネルから120Vで供給されています。
回路に障害がないため、すべてのコンポーネントは正常に動作し、ライトは意図通りに点灯します。
ショートサーキット / 過負荷条件
次に、ショートサーキットまたは過負荷が発生するシナリオを考えます。例えば、ホット線がデバイス（例えば、ランプホルダー）の金属製ハウジングと接触した場合。この場合、故障電流が生成され、グランド線を通じて電源に戻ります。グランド線は、メインパネルでニュートラル線に接続され、低抵抗の経路を形成して回路を完成させます。
グランド線の非常に低い抵抗により、障害時には最大600アンペアの大きな電流が回路を通過し、深刻な過負荷を引き起こします。ブレーカーの内部機構はこの過剰な電流を即座に検出し、トリップアクションをトリガーします。15アンペアのブレーカーは迅速に回路を主電源から切断し、過熱、アーク、または感電などの潜在的な危険から電気機器と人員を保護します。
故障検出とトリッピング
下の図に示すように、15アンペアのブレーカーは定格容量を超える故障電流を検出したときに即座にトリップします。この動作により、回路は主電源から切断され、過負荷とショートサーキットに対する強固な保護が提供されます。
標準的なブレーカーと接地障害
前述のように、標準的なブレーカーは接地障害（意図しない経路を通じて電気が地面に流れること）やニュートラル線の断線状態を保護しません。これらの状況は、重大な安全上の危険をもたらします。このようなシナリオでは：
どちらの場合も、故障電流は意図しない経路を通じて回路を完了し、標準的なブレーカーの過負荷/ショートサーキット保護機構を迂回することがあります。これが、Ground Fault Circuit Interrupters (GFCIs) や Arc Fault Circuit Interrupters (AFCIs) のような専門的なデバイスが必要となる理由です。
これにより、電流はニュートラル線やグランド線を含む意図しない経路を通過する可能性があります。さらに、回路内の露出した金属部品は、危険な電圧（72Vまたは120V）を帯びることがあり、これは感電や火災の重大なリスクを引き起こします。
この問題に対処するには、接地障害が発生した場合の安全性を確保するために、標準的なブレーカーの代わりにGFCIブレーカーを使用する必要があります。
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