超低電圧
感電から保護するために設計された電気規格
低電圧機器のための低電圧設備
IEC電圧範囲 交流実効電圧
( V ) 		直流電圧 (V) リスクの定義
高電圧 > 1,000 > 1,500 アーク放電
低電圧 50～1,000 120～1,500 感電
超低電圧 < 50 < 120 電気火災

超低電圧（ELV）は電力供給 電圧であり、低電圧帯[1]の一部であり、危険な感電のリスクが低い範囲です。[2] [3] [4] [5]超低電圧を定義する規格は様々です。国際電気標準会議（IEC）と英国電気電子工学研究所（IET）（BS 7671 :2008）は、ELV機器または回路を、2本の導体間または1本の導体とアース（接地）間の電位が、リップルのない直流（DC）の場合は120ボルト（V）、交流（AC）の場合は50V RMS（実効値電圧）を超えないものと定義しています。   

IECとIETは、超低電圧システムの実際の種類、例えば分離型超低電圧（SELV）、保護型超低電圧（PELV）、機能型超低電圧（FELV）を定義しています。これらは、モーター/化石燃料発電機、変圧器、スイッチング電源ユニット、充電式バッテリーなどの電源を使用して供給できます。SELV、PELV、FELVは、さまざまな安全特性、供給特性、設計電圧によって区別されます。

一部の種類の景観照明は、SELV / PELV（超低電圧）システムを使用しています。現代の電池式手工具はSELVカテゴリーに分類されます。より過酷な状況では、危険をさらに低減するために、25V RMS交流または60V（リップルフリー）DCを指定できます。感電の可能性がさらに高い、湿気や導電性のある状態では、より低い電圧を適用できます。これらのシステムは、SELV / PELV（ELV）安全仕様の対象となる必要があります。

種類

分離型または安全超低電圧（SELV）

IECは、SELVシステムを「通常状態および単一故障状態（他の回路の地絡を含む ）において電圧がELVを超えない電気システム」と定義しています。この頭字語は、安全超低電圧（safety extra-low voltage）または分離超低電圧（separated extra-low voltage）の略語です。一般的に、BS EN 60335という頭字語とIECでは安全超低電圧（safety extra-low voltage ）と呼ばれ、設置基準（例：BS 7671 ）では分離超低電圧（アースから分離）が使用され、定義されています。[6]

SELV回路には以下が必要です。

  • SELVおよびPELV以外のすべての回路（つまり、より高い電圧を流す可能性のあるすべての回路）からの電気的保護分離（つまり、二重絶縁、強化絶縁、または保護シールド）
  • 他のSELVシステム、PELVシステム、およびアース（接地）からの単純な分離

SELV回路の安全性は、

  • 超低電圧
  • 高電圧との偶発的な接触のリスクが低いこと
  • 人体と接触した場合に電流が地面（アース）を通る帰還経路がない

SELV回路の設計には通常、絶縁変圧器、導体間の最小距離の保証、および電気絶縁バリアが含まれます。SELV回路の電気コネクタは、非SELV回路で一般的に使用されるコネクタと嵌合しないように設計する必要があります。

SELV回路の典型的な例：装飾用屋外照明、クラスIII バッテリー充電器（クラスII電源から給電）。最新のコードレスハンドツールはSELV機器と見なされます。

保護された超低電圧（PELV）

IEC 61140では、PELVシステムを「通常状態および単一故障状態（他の回路の地絡 を除く）において電圧がELVを超えることのない電気システム」と定義しています。

PELV回路は、SELVおよびPELV以外のすべての回路（つまり、より高い電圧を流す可能性のあるすべての回路）からの保護分離のみを必要としますが、他のPELVシステムやアース（接地）に接続される場合があります

SELV回路とは対照的に、PELV回路は保護接地（グランド）接続を持つことができます。PELV回路は、SELVと同様に、高電圧との偶発的な接触のリスクが低い設計が必要です。変圧器の場合、これは一次巻線と二次巻線を強化絶縁によって分離するか、保護接地接続を備えた導電性シールドによって分離するか、二次巻線自体に接地端子を設けて、一次側から二次側への故障が発生した場合に自動的に切断されることを意味します。（危険への二重故障の原理では、危険が発生する前に、基礎絶縁と追加絶縁のいずれかが故障するか、基礎絶縁と保護接地への接続が同時に故障する必要があります。）

PELV回路の典型的な例は、クラスI電源を備えた金属製のケースに入ったコンピュータです。

機能的超低電圧（FELV）

機能的超低電圧（FELV）という用語は、SELV回路またはPELV回路の要件を満たさないその他の超低電圧回路を指します。回路のFELV部分は超低電圧を使用しますが、回路の他の部分にある高電圧との偶発的な接触から十分に保護されていません。したがって、高電圧の保護要件は回路全体に適用する必要があります。

FELV回路の例としては、半導体デバイス、ポテンショメータ、またはオートトランスフォーマーを介して超低電圧を生成する回路などがあります。典型的な例は、電子タイマー回路が加熱要素のタップから得られる超低電圧で動作する電子制御トースターです。別の例としては、主電源で動作する煙探知器間のELV信号があり、信号電圧は電源中性線を参照します。このような場合、超低電圧部品は主電源電圧の基準に従って密閉または絶縁する必要があります。

英国減低電圧（RLV）

IET / BSI（BS 7671）は、単相または三相交流のいずれかの減低電圧（RLV）も定義しています。このシステムは、単相および三相構成の両方で、建設現場で長年使用されてきました。単相電圧は110V 交流ですが、「センタータップ付きアース」により、アースへの電圧が55V 交流に低減されます。三相システムは、 相間電圧が110V、 中性線/アース間電圧が63Vです。このシステム電圧はELV制限をわずかに上回っていますが、コード式手工具や危険区域での臨時照明に依然として広く使用されています。変圧器から供給されるため、地絡時の露出電圧はELVレベル以下に低減されます。

独立電源システム

遠隔地電力システム（RAPS）などのELVシステムのケーブル配線は、エネルギー損失を最小限に抑えながら安全性を最大限に高めるように設計されています。電圧が低いほど、同じ電力でより大きな電流が必要になります。電流が大きいほど、ケーブル配線の抵抗損失が大きくなります。したがって、ケーブルのサイズは、最大需要、ケーブル上の電圧降下、および電流容量を考慮する必要があります。通常、電圧降下が主な考慮要素ですが、バッテリーバンクとインバーター間などの短距離の高電流配線を検討する場合は 、電流容量も同様に重要です。

アーク放電はDC ELVシステムにおけるリスクであり、望ましくないアーク放電を引き起こす可能性のあるヒューズの種類には、半密閉型、再配線可能型、自動車用ヒューズなどがあります。RAPSには、高破断容量ヒューズと適切な定格の回路ブレーカーが推奨されます。ケーブルの終端処理と接続もアーク放電を避けるために適切に行う必要があり、はんだ付けは推奨されません。

規制

「超低電圧」の正確な定義は、地域の該当する配線規制に記載されています。

欧州連合

DIN EN 61140:2016の4.2章表1（EU規格EN 61140のドイツ語版）によると、超低電圧（交流50V以下または直流120V以下）は、低電圧（交流1000V以下または直流1500V以下）のサブカテゴリとして定義されています。これは、IEC 61140:2016で提供されている定義と同様です。[7]

一方、欧州連合指令では超低電圧は定義されていません。この概念に最も近いのは低電圧指令（2014/35/EU）[8] で、 50V AC / 75V  DCから1,000V  AC / 1,500V DCの範囲に適用されます 。一般製品安全指令（2001/95/EC）は、交流の場合は50V未満、直流の場合は75V未満の電圧を持つ消費財を対象としています。[8]この指令は電気機器のみを対象としており、機器内部に発生する電圧や電気部品の電圧は対象としていません。

IEC

IEC 61140  ：2016、基本安全出版物では、ELVを50V RMS AC以下、 リップルフリーの120V DC 以下と定義しています

IEC 60364 -4-41: 2017、グループ安全規格では、ELVを50V RMS以下ACおよび120V以下DC（リップルフリー）と定義しています 。 

オーストラリアおよびニュージーランド

AS/NZS 3000配線規則では、「超低電圧」を「50  V ACまたは120  VリップルフリーDCを超えない」と定義しています。しかし、AS/ACIF S009条項3.1.78.1超低電圧（ELV）では、「42.4  Vピークまたは60  V DCを超えない電圧[AS/NZS 60950.1:2003]」と規定されており、次のような注記が追加されています。「この定義は、AS/NZS 3000:2000に含まれるELV定義とは異なります」。これは、電気通信ネットワーク電圧（TNV）制限、つまり120  V DCまたは70.7  V ACピーク（50  V RMS AC）に近いものです。これは、公称-48  V DCバッテリー電源の電話呼び出し電圧に対応しており、電話回線で発生する可能性があり、危険とは見なされていませんでした。一方、 電源で電流制限のない120 V ACは、 115mAの電流が人体に流れ込み、心房細動を引き起こします。

ブラジル

ブラジルでは、ELV（ポルトガル語でExtra-baixa tensão、EBT ）は、ブラジル労働雇用省の規制基準第10号で「交流50ボルトまたは直流120ボルトを超えない」電圧と正式に定義されています。[9]この基準は電気の安全規則を定めていますが、規制基準第12号では、2012年3月以降に製造された機械および装置の始動および停止装置については、さらに低い電圧を要求しており、交流25ボルトまたは直流60ボルトを超えてはならないと規定しています。[10]

参考文献

  1. ^ IEC 61140:2016 第4.2章
  2. ^ BS 7671
  3. ^ DIN / VDE 0100-410
  4. ^ IEC 60364-4-41：低電圧電気設備 – パート4-41：安全保護 – 感電に対する保護
  5. ^ IEC 61140：感電に対する保護 – 設備および機器の共通事項
  6. ^ 「IEC 60050 - 国際電気技術用語 - IEV番号195-06-28の詳細：「SELVシステム」」。www.electropedia.org 。 2024年10月2日閲覧。
  7. ^ DIN EN 61140:2016 4.2章 表1
  8. ^ ab 「低電圧指令（LVD） - 欧州委員会」。single -market-economy.ec.europa.eu。
  9. ^ 「NR-10 atualizada - Glossário」[NR-10 - 用語集更新] (PDF)。ブラジル労働雇用省ウェブサイト（ポルトガル語）。2004年12月7日。2015年9月9日閲覧
  10. ^ 「NR-12 atualizada - 項目12.36」[NR-12 - 項目12.36更新] (PDF)。ブラジル労働雇用省ウェブサイト（ポルトガル語）。2015年6月25日。 2015年9月9日閲覧。
  • 『Lessons In Electric Circuits Vol 1 DC』書籍およびシリーズの電気安全に関する章。
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