過渡電圧からの保護

配電システムに接続されている電気機器を過渡電圧によって生じる危険かつ有害な状態から保護するために、国際電気標準会議（IEC）は、過渡電圧に対する耐性によって機器を分類し、条件付きのカテゴリー要件を設定する手段として、IEC 60204-1規格を策定しました。「機器類の安全性 - 機械の電気装置 – パート1: 一般要求事項」と題されたこの規格では、異なる動作電圧における過渡電圧耐性を4つのカテゴリーに分類しています。


この表は、さまざまな動作電圧と許容される過渡電圧のしきい値をカテゴリー別にまとめたものです。例えば、300Vで動作するデバイスが3500Vの過渡電圧に耐えられる場合、それはカテゴリーIIIのデバイスとみなされます。

オーバーボルテージカテゴリー（OVC）の要件

IEC-60204-1の主な目的は、安全な使用を保証するために、機器が特定のカテゴリー評価を達成するための条件ベースの要件を設定することです。上の表に示すように、すべてのパワーデバイスと配線は、OVCのランクによって分類されなければなりません。デバイスが受ける接続条件に基づいて、IECでは特定のOVC定格を満たすことが要求される場合があります。例えば、ロボット機器が配電盤に直接接続されている場合、IEC-60204では、配電盤と機器を接続する配線をOVC IIIとし、ロボット機器内の電源も同様にOVC IIIとすることが要求されます。

ロボット機器の電源がOVC IIIの定格を満たせない場合、配電盤とロボット機器の間にOVC IIIの絶縁変圧器を設置する必要があります。そうすることで、絶縁変圧器が配電盤からの電圧を下げ、ロボット機器の電源や配線に必要なカテゴリーをOVC IIに下げることができます。多くの場合、電源の選択は機器の所有者にとってコストやスペース面の影響を与え、エンドユーザーの仕様を満たすために追加の絶縁装置が必要になることがあります。

IEC 60204-1:2016で定義されているカテゴリを、高電圧過渡現象が発生する可能性が低いものから高いものへ順に並べたものが以下です。

カテゴリI の要件は、過渡現象/過電圧状態から保護されている回路など、過渡現象または短時間の過電圧を低レベルに制限するための措置が取られている回路に接続される機器に適用されます。

カテゴリーII の要件は、家電製品、携帯工具、家庭用機器、コンセント、照明、およびカテゴリーIIIの電源から10m以上離れた接続部など、固定設備から供給されるエネルギー消費機器に適用されます。

カテゴリーIII の要件は、固定設備の機器で、絶縁変圧器、スイッチギア、配電盤に直接配線された機器など、機器の信頼性と可用性が特別な要件を満たす必要がある場合に適用されます。

カテゴリ IV の要件は、電力計、過電流保護システム、電力会社の変圧器、配電盤など、電力網の起点で使用される機器に適用されます。カテゴリーIVのアプリケーションでは、高電圧過渡現象が非常に起こりやすくなります。

OVC III 電源

経済的な理由からも、補助的な機器を必要としないシステムは他の製品と比べて大きな競争力を持っています。また、重要なアプリケーションでは、部品点数の削減により故障の可能性を低減し、状況にマッチしたOVC電源を使用することで明確な利点が得られます。例えば、RECOMのAC/DC電源RAC05-K/480シリーズとRAC03E-K/277シリーズは、いずれもOVC III認証済で超広帯域の入力レンジに対応しています。RAC05-K/480は入力範囲が公称AC100-480V、出力が5W、絶縁が4kV、出力電圧が5V、12V、15Vとなっています。コストパフォーマンスに優れたRAC03E-K/277は、入力範囲が公称AC100Vから拡張AC277Vで、オートメーション制御、インダストリー4.0、IoT、家庭用オートメーションなどの幅広いアプリケーションに適しています。RAC05-K/480は、分電盤に直接接続可能で、スマートグリッド、再生可能エネルギー、スマートメータ、IoT（Internet of Things）アプリケーションなど、5Vを必要とするさまざまなアプリケーションで使用することができます。

アプリケーションがより多くの電力を必要とする場合、RECOMのRAC10-K/277シリーズは、入力電圧範囲が85V～277V、出力電圧が3.3V～24Vで、10Wの出力が可能です。RAC05-KとRAC10-Kの両電源は、プロセスオートメーションやIoT、スマートビルディングシステムなど、常時稼働やスタンバイモードでの運用が求められるアプリケーションに最適です。さらに、RAC20-K/277シリーズはRACM40-Kシリーズと同様に、OVC IIIの要件を満たすようにプロジェクトごとに構築することが可能です。常時稼働するIoTアプリケーションにOVC III準拠の電源を使用することで、総所有コスト、BOM、製品の複雑さ、設置要件を削減し、競合製品との差別化を図ることができます。