配線の短絡（ショート）や地絡事故を制御盤や分電盤の中で見守ってくれている「ブレーカ」。
ブレーカ本体が二次側配線の短絡や地絡による過電流を検知すると、回路を遮断（トリップ）して電気の事故を防いでくれます。
しかし、設備に人が挟まれそうになったり機械が暴走してしまった時など、人が危険な状態にさらされていたとしても、ブレーカはそれを察知して自ら機械の電源を遮断して助けてくれることはありません。
かといって、危険な状態が発生した瞬間にブレーカを遮断しに走って行ったのでは、盤までの移動に時間を要してしまい、深刻な事態になりかねません。
このような”もしも”の時に役に立つ機構、それがブレーカの「引きはずし装置」です。
この記事では、非常停止ボタン等と連動させて遠隔でブレーカを遮断できるブレーカの「引きはずし装置」について、特徴やその種類について解説します。
なべブレーカの引きはずし装置を活用して、より安全な設備の構築を目指してください！
設備を確実に止めるにはどうすればいいの？
機械設備を電気的に止める方法は様々ありますが、最も安全かつ確実に止める方法は機械設備へのエネルギー供給を完全に遮断することです。
プログラムによって装置を制御的に「設備停止」させるという方法もありますが、この方法は制御装置などが装置を一時停止させている状態にすぎない為、根本的な安全が確保されている状態とは言えません。
万が一制御装置が正常に動作しなかったり、ノイズ等による誤動作が発生した場合、設備を確実に止められるかどうかが不確実であるためです。
そのため、人の命を守るために確実な設備停止には、制御装置に依存せず動力源そのものを遮断して、電気の供給をシャットアウトすることが非常に重要なんです。
ひでくん“ソフト”じゃなくて、”ハード”で止めるのが1番確実だよ！
ブレーカの引きはずし装置ってなに？
ブレーカの引きはずし装置とは、ブレーカを電気的な仕組みでトリップさせてくれる内部装置です。
この仕組みを上手に利用することで、離れたところからボタンを押してブレーカを即座にトリップできる非常停止回路を構築することができます。
引きはずし装置はブレーカの付属装置オプションとして付けることができ、最初から装置付で指定して購入する場合と、ユニットだけ購入して既存のブレーカに後付けする場合と2パターンがあります。
引用先：MonotaRO（電圧引外し装置付安全ﾌﾞﾚｰｶ）
引用先：MonotaRO（電圧引きはずし装置）
なべ最近では引きはずし装置のユニットを別途購入して後付けするタイプが増えてきました
引きはずし装置の種類
ブレーカの引きはずし装置には次の2種類があります。
- 電圧引き外し装置
- 不足電圧引き外し装置
それぞれの特徴について解説します。
電圧引きはずし装置（SHT）
電圧引きはずし装置とは、接続した端子もしくはリード線に規定の電圧を加えることでブレーカをトリップできる装置です。
三菱電機では「SHT（シャント トリップ）」と表現されます。
引用先：三菱電機（低圧遮断機「付属装置・関連機器」）
図のように、ブレーカーの引き外し装置に接続したスイッチを押すなどして電圧を加えます。
すると、電圧引きはずし装置のトリップコイルが働いてブレーカを即座に落とすことができます。
SHTの接続図①
接続は上図のように行うことができます。
S1とS2が電圧引きはずし装置の端子で、そこにブレーカ（MCCB）の二次側からとった電源を接続します。
そのまま接続してしまうと電源を入れた瞬間ブレーカがトリップしてしまうので、非常停止スイッチのa接点を間に接続します。
こうすることで、非常停止スイッチを押した瞬間S1−S2に電圧が印加されてブレーカがトリップし、モータやヒータを即座に止めることが出来るようになります。
ひでくんS1−S2間に所定の電圧を加えるとブレーカが落ちるという仕組みだね
SHTの接続図②
上図は、電圧引きはずし装置に掛ける電源電圧AC1−AC2を別のところからとる場合の接続図です。
AC1−AC2間に電圧引きはずし装置の定格電圧を常に印加させておけば、非常停止SWを押すことでS1−S2間に定格電圧が掛かってブレーカがトリップする仕組みです。
ブレーカの二次側に電圧引き外し装置を接続できない場合には、このような接続を行うこともできます。
ただし、この回路についてはAC1−AC2間の電源が切れていると、非常停止SWを押してもトリップさせることができません。
またブレーカを交換する際に、AC1−AC2間の電源も同時に切っていないと感電する恐れもあります。
そのため、この回路で運用する場合は十分注意しましょう。
なべできれば、引き外し装置に必ず電圧が掛かるようになる「接続図①」の回路の方がいいですね
SHTの定格電圧
電圧引きはずし装置のコイル電圧の定格はおおむね以下の通りです。
- AC100〜120V
- AC200〜240V
- AC400〜440V
- DC100〜125V
メーカーや機種によって使用できる電圧が異なりますので、仕様をよく確認してご自分の使用目的にあった定格電圧のものを選択しましょう。
SHTの許容操作電圧範囲
電圧引きはずし装置に与える入力電圧が電圧降下等で低くなると、正常に動作しない可能性があります。
電線を通って電気が送られている間に、電圧が途中で少し減ってしまう現象のこと
各メーカーとも定格電圧の70％〜110％で使用するよう規定しています。特に定格最小値の70％は下回らないように充分注意しましょう。
ひでくん引き外し装置に与える電圧が低すぎると、正常に動作しない可能性があるということだね！
不足電圧引きはずし装置（UVT）
不足電圧引きはずし装置とは、接続した端子やリード線にかけた電圧が規定値以下まで下がったとき、トリップコイルが働いてブレーカをトリップさせる装置です。前項の電圧引きはずし装置とは逆の動作になります。
三菱電機では「UVT（アンダーボルテージトリップ）」と表現されます。
なべ与えている電圧を切るとブレーカがトリップするのが「UVT」です
引用先：三菱電機（低圧遮断機「付属装置・関連機器」）
図のようにブレーカの一次側端子へ接続することで、一次側電源の電圧が下がるとトリップコイルが働いてブレーカをトリップさせます。
こうすることで、電源電圧が低下するとブレーカがトリップするため、電圧不足による設備の誤動作が発生する前に電源を遮断して不具合を防ぐことができます。
また、電源電圧が正常な数値まで復旧しないとブレーカが投入できない為、ヒューマンエラーも同時に防ぐことが可能です。
この不足電圧引きはずし装置を使って、非常停止回路を組むと次のようになります。
UVTの接続図①
UC1とUC2が不足電圧引きはずし装置の端子で、そこにブレーカの一次側からとった電源をそれぞれに接続します。
そして、その配線の間に非常停止スイッチのb接点を入れれば回路が完成します。
この回路では、非常停止スイッチを押すとUC1−UC2に電圧がかからなくなるので、不足電圧引きはずし装置が働いてブレーカがトリップし、モーターを即座に停止することができます。
なお、ブレーカの二次側から電源をとる回路にすると、UVTが先に働いてブレーカを入れることができなくなるため注意しましょう。
また、元電源ブレーカの一次側に配線を接続する場合は、必ず短絡保護のためヒューズを設けるようにして下さい。
ブレーカの一次側で万が一短絡事故が発生した場合、更に上位の遮断器を落としてしまうことになり、事故が様々なところに波及する恐れがあります。
ひでくん上位のブレーカを落としてしまうと、結構大変なんだよね。。。
UVTの接続図②
上図は、不足電圧引き外し装置に掛ける電源電圧AC1−AC2を別のところからとる場合の接続図です。
これについても、AC1−AC2間に不足電圧引きはずし装置の定格電圧を常に与えておけば、非常停止SWを押すことでUC1−UC2間に定格電圧が掛からなくなり、ブレーカがトリップする仕組みになっています。
ただしこの回路の場合、ブレーカの電源電圧の異常で一次側電圧が低下しても、AC1−AC2の電圧に変化がなければブレーカはトリップしません。
また、ブレーカの電源電圧が正常でも、AC1−AC2の電圧に異常があればブレーカがトリップする可能性もあります。
特段の理由が無い限りは、トリップさせたいブレーカの一次側に接続する接続図①を選択する方が安全性は高いでしょう。
なべUVTの場合も、与える電圧を別電源からとる回路は極力避けたほうが良さそうですね
UVTの定格電圧
不足電圧引きはずし装置の定格電圧は、おおむね電圧引きはずし装置と同じぐらいのレンジになります。
ただ、不足電圧引きはずし装置についてもメーカーや機種によって細かい部分が異なるので、必ず仕様を確認してから使うようにしましょう。
UVTの動作電圧範囲
不足電圧引きはずし装置は、印加されている電圧が定格電圧の70％〜35％まで低下すると動作します。（東芝製は75〜35％）
一旦動作すると、定格電圧の85％以上まで印加電圧が戻るまでブレーカが入らないようになっているのが一般的です。
ひでくんSHTもUVTも定格電圧の70％ぐらいがボーダーラインなんだね
非常停止回路はどっちが向いているか？
設備を確実に停止させて作業者の安全を確保する非常停止回路、「電圧引きはずし装置」と「不足電圧引きはずし装置」とではどちらを採用するべきなのか？
答えは、不足電圧引きはずし装置（UVT）の方です。
その理由について解説します。
非常停止スイッチを押したときの信頼性
電圧引きはずし装置は、スイッチのa接点でSHTに電圧を加えて動作させるのに対して、不足電圧引きはずし装置はスイッチのb接点でUVTに掛かる電圧を遮断して動作させます。
もし、接点が何らかの原因で接触不良を起こしていた場合、電圧引き外し装置ではスイッチを押しても動作しない可能性があります。
他の安全装置でもそうですが、ONにして動作させるよりもOFFにして動作させるほうが安全上は信頼性が高いです。
なべ安全装置の基本は、”入れて”動作させるのではなく”切って”動作させるです！
配線が切れると動作する（安全側に働く）
電圧引きはずし装置の場合、装置の配線が断線してしまうと、スイッチを押しても装置に電圧が正常に印加されず動作しません。
そのため、いざという時にスイッチを押して動作しないことで初めて、断線という致命的な異常に気づくことになります。
一方、不足電圧引きはずし装置の場合は、断線した瞬間に装置が動作するため、その時点で異常に気付き、直ぐに点検・修理をするという行動に繋げることができます。
このことからも、回路の異常に即座に気付くことができる不足電圧引きはずし装置の方が”安全である”と言えます。
ひでくん異常が起きたときに安全側に働く「フェールセーフ」という考え方に基づいているよ
特性を理解して使い分けよう
以上、ブレーカの引きはずし装置の特徴と非常停止回路への使い方について解説しました。
引きはずし装置は非常停止回路だけでなく、特定の設備が立ち上がっていないと電源を投入できないようにするなど、様々な思想の安全回路に応用することが可能です。
それぞれの引きはずし装置の特性を理解し、上手く活用してより安全な設備の構築を目指していきましょう。
