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IEC 61558 は変圧器や電源の設計にどのように影響しますか?

2021年6月29日、Ron Stull著 - 5分の閲読

IEC 61558 は変圧器や電源の設計にどのように影響しますか?

製品の品質と安全性を保証することを目的とした多くの国際技術規格の中で、IEC 61558 は、変圧器や電源を含むあらゆる機器を扱うエンジニアにとって重要です。

IEC 61558 は、危険な製品から消費者を守り、責任あるサプライヤーたちが容認された安全原則の遵守を実証できるようにします。設計者は、その原則、範囲、コンプライアンスの確保方法を理解する必要があります。このコミットメントをおこなうことで、品認証を容易にし、テストハウスでの時間を節約することができます。

IEC61558は、IEC技術委員会(TC)96が管理する一連の規格である – 「変圧器、原子炉、電源ユニットおよびそれらの組み合わせ」です。TC96の文書では、同委員会が「電気ショックに対する保護措置の適用を可能にすることを目的とした変圧器および電源ユニット」を懸念していることについて説明されています。これは配電網の供給を目的とした変圧器は対象としていません。

一般に、IEC 61558の範囲は、最大 1000 Vac の入力電圧と最大 1000 Vac または 1500 V のリップルフリー DC (約 1000 V x √ 2)の出力電圧を持つ機器に限定されています。ソース周波数は最大 500 Hzまで可能です。出力定格は、通常、単相変圧器またはリニア電源の場合最大25kVA (3相の場合40kVA)、単相または3相スイッチモード電源の場合は最大1kVAです。

IEC61558は2つの部分から構成されています。

  • 61558-1は一般的な仕様を含む
  • 61558-2 は特定の製品タイプに対する要件を示します

パート2仕様には、入力および出力定格に関する追加または異なる制限が含まれる場合がありますのでご注意ください。すべてのパート1仕様は、パート2要件で置き換えられない限り満たされなければなりません。すべての製品は、パート2に該当する部品に準拠する必要があります。

IEC 61558 認証では、61558-1 一般要件および関連するパート2への適合が必要です。2つのパート2の条件が適用される場合は、両方に準拠する必要があります。

各種IEC製品規格は、変圧器や電源を含む製品の全体的な安全性を確保するための手段として、61558を参照しています。例としては、次のようなものがあります。

  • IEC 60335-1 家庭用および類似機器の安全性
  • IEC 60204-1 機械の電気機器
  • IEC 60598-1 照明
  • IEC 60730-1 自動電気制御(家庭用および類似用途)
  • IEC 61347-1 ランプ制御ギア

IEC製品規格
図1:IEC製品規格

変圧器の分離、変圧器の制御、変圧器の絶縁、おもちゃ、石油・ガスバーナーの点火システムなどに使用される変圧器等の製品固有の用途など、さまざまなタイプの変圧器に関する18のパート2の仕様があります。スイッチ・モードの電源は、2-16のパートでカバーされています。図2は、一般的なIEC 61558- 要件に関するこれらのパート2仕様を示しています。

IEC61558一般要件
図2:IEC61558一般要件

機能と保護絶縁

変圧器や電源の一般用途に関しては、一定の基本規格があります。例えば、図2の左端のグループのトランスタイプは、入力巻線と出力巻線の間の絶縁システムによって定義されます。

  • 分離変圧器: 少なくとも基本絶縁で分離された入力巻線と出力巻線を持つ変圧器
  • 絶縁変圧器: 二重絶縁または強化絶縁
  • 安全絶縁変圧器: 安全特別低電圧 (SELV) または保護特別低電圧 (PELV) を提供するように設計された絶縁変圧器
  • オート変圧器: 絶縁なし

SELVは50Vacまたは120Vdcより低い電圧として定義されています。PELVはSELVと同じパラメータを持ち、機能接地も可能です。

電子機器を使用するユーザーの安全を確保するために、危険な電圧への接触を防止する手段を講じる必要があります。これは実質的に絶縁と接地の組み合わせによって、またはシステム内が低電圧のみになるようにすることによって達成されます。ユーザー保護と推奨される電源動作条件の詳細については、絶縁体、絶縁、および動作電圧に関するブログを参照してください。

IEC 61558は、保護の点で3つの変圧器クラスを参照します。

  • クラスI変圧器: 基礎的な絶縁が故障しても、アクセス可能な伝導性部品が通電しないように、設置の固定配線で保護接地導体に接続するための接地端子を追加した基礎絶縁。
  • クラスII変圧器: 二重絶縁または強化絶縁などの追加の安全注意事項を含む基本絶縁。接地端子は存在するが、アクセス可能な表面から分離されている場合があります。
  • クラスIII変圧器: 感電に対する保護は、SELV以下の電源の供給に依存しています。SELVを超える電圧は発生しません。

詳細については、IEC電源保護クラス間の違いに関する当社のブログをご覧ください。

さらに、この規格では、フェイルセーフ、非短絡防止、および短絡防止変圧器も採用しています。

  • フェイルセーフ: ユニットは、過負荷または短絡時に、入力回路の巻線または遮断によって永久に無効化されます (その本体が持つ機能に反して) 。
  • 非短絡耐性: 過負荷/短絡状態は、外部保護によって安全になりますが、マーキングによって必要になります。
  • 短絡耐性: 過負荷/短絡時に温度制限を超えません。過電流保護に依存する場合もあれば、そうでない場合もある。

スイッチモード電源

スイッチモード電源(SMPS)に適用されるIEC 61558-2-16 について簡単に見てみましょう。仕様の対称範囲内に入るために、SMPSは1100 Vac未満の電源電圧とソース周波数500 Hzで動作しますが、内部スイッチング周波数は最大100M Hzです。

SMPS出力は、分離型または自動変圧器を使用すると最大1000 VAC、絶縁型変圧器を使用すると最大500 VAC、安全絶縁型変圧器を使用すると最大50 VACです。独立SMPS (つまり、電気ショックに対する追加の保護なしで他の機器で使用されるように設計されたSMPS) の場合、無負荷時/定格出力は、分離型または自動変圧器を使用する場合、50VAC以上になります。

IEC 61558の適用

肝心なことは、変圧器や電源の設計に携わっている人は誰でも、ターゲット・アプリケーションに適したコンポーネントの選択方法を理解するためにIEC61558について調べる必要があります。

もしあなたが変圧器メーカーである場合は、市場に投入する製品がIEC 61558の認定を受けていることを確認する必要があります。

変圧器などの製品 (ボックス内に独自の電源を設計している場合もあります) または独立プロバイダーからの電源を市場に投入する場合は、該当する製品レベルの安全規格で、これらの部品がIEC61558認定を受ける必要があるかどうかを確認してください。

詳細については、CUIの61558認定済み内部AC-DC電源のセレクションを参照してください。

カテゴリ: 基礎安全とコンプライアンス

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Ron Stull

Ron Stull

電力システムエンジニア

Ron Stullは2009年にCUIに参入して以来、アナログおよびデジタル電源、そしてAC-DCおよびDC-DC電力変換の分野で知識と経験を積み重ねてきました。彼はこれまで、アプリケーションサポート、テスト、検証、設計などの責任者としてCUIのエンジニアリングチームで重要な役割を担ってきました。Ronは、電力エンジニアリング以外では、ギターを弾いたり、ランニングをしたり、アメリカの国立公園をすべて訪れることを目標に妻とアウトドアを楽しんでいます。

 
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