電源システムにおける過電圧カテゴリ

主電源機器のユーザーの多くは、自分の機器を身近なソケットに接続するだけで、その機器が正しく、安全に、確実に機能することを疑いません。この考えを裏付けるように、電源装置には厳しい国際規格が義務付けられています。他の機器に組み込まれているモジュール製品であっても、電気的安全上の絶縁や、サージやトランジェントに対する耐性を含む電磁適合性の最低レベルを満たすことが求められます。

実際のところ、家庭、オフィス、工場のどこであっても、壁のソケットから主電源が供給されていれば、それは最終機器にダメージを与えるような過度の電圧トランジェントが発生することがない比較的「クリーン」な環境であると考えられます。しかし、インフラストラクチャーの配線から分電盤、さらに建物のAC電源接続部へと進むにつれ、落雷やユーティリティーネットワーク上の他の設備からの負荷遮断などの、明らかな外部リスクによる過電圧が発生する可能性が高まっていきます。

OVC IIIエリア向けの電源は、一般的なOVC II定格タイプに比べて、耐電圧やクリアランス距離などの仕様が強化されています。これらに対応するためには、すぐ前の絶縁トランスでトランジェントをOVC IIレベルに抑えることができますが、これは多くの場合、扱いにくく高価なソリューションになります。より良い解決策としては、OVC III環境で直接接続できるような電源を設計することです。

AC/DC電源の設計に影響を与えるのは、ラインとアクセス可能な部品の間のクリアランス距離を非常に長くしなければならないことです。OVC II 環境で使用するために設計された基本的な絶縁の AC/DC 製品では、定格 4kV の絶縁バリアに対して 3.0mm の最小クリアランスが必要ですが、OVC III 環境では、定格インパルス電圧が 6kV に増加するため、5.5mm の最小クリアランスが必要になります（IEC 60664-1 規格の表 F1 および F2）。しかし、ほとんどの AC/DC コンバータには強化された絶縁バリアがあり、規格では「次に高いインパルス電圧に対応する値」を使用することが求められています。つまり、強化絶縁コンバータでは、OVC II/OVC III の設置にそれぞれ 5.5mm/8.0mm のクリアランスが必要となります。

IEC 60664-1 と IEC 61558-1 では、50/60Hz での耐電圧試験電圧も規定されており、これはインパルス試験の値と同程度の高さになります。例えば、IEC 61558-1 では、使用電圧が 300Vrms で OVC III/強化絶縁の場合、4200Vrms = 5938Vpk の耐電圧試験を要求していますが、高度は指定していません（IEC 61558-1 規格の表 14）。これは、IEC 60664-1のインパルス試験値（高度2000mで6kV）と同様です。しかし、一方の試験は60秒間の絶縁耐力であり、もう一方の試験は短時間の過渡的なインパルス電圧です。

電力コンバータに適用される最も適切な安全規格は、実際の用途によって異なります。OVC III 環境で使用される製品は、多くの場合、「トランス、リアクタ、電源ユニットおよびその組み合わせの安全性」に関する IEC 61558-1 規格でカバーするのが最適です。この規格では、添付 R が IEC 60664-1 のインパルス試験電圧のレベルを参照しています。幸いなことに、IEC 61558-1 の安全クリアランス要件は IEC 60664-1 と同じで、2000m 以上の高度補正係数も同じです。

また、OVC IIIエリア向けの製品には、「パワーエレクトロニクス・コンバータシステムおよび機器の安全要求事項」に関するIEC 62477-1規格を適用することもできます。この規格は、IEC 60664-1 のインパルス値、沿面/クリアランス、誘電体試験電圧、高度補正係数も参照しています。

OVC III エリアで使用される試験・計測機器には、「計測・制御・実験用電気機器の安全要件」に関する規格 IEC 61010-1 が最も適しています。この規格は300Vac の強化絶縁について、IEC 60664-1 規格の 8mm に対し、IEC 61010-1 規格の表 K.3 で 6mm のクリアランス距離を規定しています。高度の補正係数も同じです。しかし、IEC 規格 61010-1 の他の試験要件は、やや厳しいものになっています。たとえば、強化固体絶縁材の 300Vrms OVC III 環境でのインパルス電圧試験は、IEC 60664-1 規格では 6000V と規定されているのに対し、6400V となっています（IEC 61010-1 規格の表 K.6）。

汎用安全規格IEC/EN/UL 62368-1の「オーディオ/ビデオ、情報および通信技術機器の安全要件」では、OVC IIIおよびOVC IV環境の要件についてIEC 60664-1規格を参照しています。しかし、旧規格である IEC 60950-1 では、300Vrms/OVC III 領域のクリアランスを IEC 規格 61010-1 と同じ 6mm としていましたが（IEC 60950-1 規格の表 2H）、代替規格である IEC 62368-1 では IEC 60664-1 に合わせて、クリアランスの要件を 8mm に引き上げています。

以前は、OVC III環境での設置に適した費用対効果の高いAC/DC電源を見つけるのは困難だったかもしれませんが、現在ではRECOMなどのメーカーから入手できるようになっています。また、メーカーのテクニカルサポートチームに相談してみると、医療認証を取得している製品であっても、それほど厳しくない産業グレードの安全要件にすでに適合しているため、簡単な変更でOVC IIIの要件を満たすことができる場合があります。