スライド 1 - techspire.co.jp · unitrain-i electrical engineering courses •...

SO4204-4M

このトレーニングシステムは、電圧と電流を安全に処理する方法を理解するための基礎を学びます。

特に電気エンジニアや電気技師を対象に用意されていますが、他の職種の方にも高電圧の取り扱いと

電流が欠かせないスキルです。コースを受講する方は、安全な取扱いがどのように確実でありえるか、

どんな安全対策がとる必要があるか、そして、施設がどのようにテストされることができるかを

自分自身で学ぶことができます。

UniTrain-I electrical engineering courses

（構成品）

●下記コンポーネントを含む様々な3相電源システムを組み立てるための実験ボード

RCD、4極、30mA

絶縁変圧器×1

安全超低電圧用変圧器（SELV）×1

調節可能な絶縁モニター×1

人体モデル×1

模擬接地電極×1

単相負荷×1

三相負荷×1

16種類の故障シミュレーション抵抗

測定リード線とジャンパの設定

●LabSoftブラウザやコースのソフトウェアを収録したCD-ROM


LabSoft UniTrain-I courses

【開発・製造元】

Lucas-NülleLehr- und Mesgerate GmbHSiemensstraße 2 ⋅ 50170

Kerpen (Sindorf), Germany Tel. +49(0)2273/567-0 ⋅ Fax. +49(0)2273/567-39

http://www.lucas-nuelle.com

コースの内容：

■様々な電源システムの設計（TN、TT、IT）

■直接的および間接的な接触に対する保護

■絶縁による保護

■安全特別低電圧を使用して保護

■過剰電流回路ブレーカ

■残留する漏洩電流回路ブレーカ（RCDS）

■測定と保護対策のテスト

保護接地抵抗測定

絶縁抵抗測定

トリップ動作のないRCD試験

接地電極の測定

ループ抵抗測定

★コース実習所要時間：約10時間想定（40項目）

実機と論理式を結び付け、学習効果を最大限に高めることができます。※ここまでのLNシステムの特徴は、１．コンテンツ自身が、実験装置を動作させるＩ／Ｆを兼ねていること。２．電力網の特性が、コンテンツで定義される計算式・定数に合致するように設計されていること。

よって、教員は、あらかじめ教材の特性値を記録し、生徒の理解度を助ける論理的解説が行えるようになっていること。３．小テストは、コンテンツに直接データを記入できるノートパッドになっていること。４．各個々の実験には小テストがついて、理解度を確認できるようになっていること。５．必要な「指示計器」・「測定計器」は、各個々の実験ごと毎々出現し、間違いを減らせること。

６．理解度診断テストが適宜コンテンツに記載され、そのセクションの理解度を向上させるようになっていること。


はじめてみよう

• 直接接触に起因する危険

以下の条件を整えます。

・上記図に従い、配線をします。実験では、１：２０の係数を掛け、電圧を低めることで、安全に実験を進められます。よって、有効な評価には、電流・電圧値に２０を掛ける必要があります。抵抗値については、１：１で変化しない実抵抗値を利用します。（基本：11.5V「230V」、50Hz：PEN-L1:11.34V,PEN-L2：11.51、PEN-L3:11.32V)・LabSoftにログインし、USB接続されていれば、Instruments から起動できます。)


• 電流の強さ、時間、人体への影響の関係が交流電流の電気危険チャートとして図で表わされます。

• 特に心室性細動の発生は電流の時間に依存します。

人体に対する危険度の確認


電気接触が起こった時の電流、電圧（抵抗）

• 電気接触が起こった場合、実際に流れる電流は通常電圧と電流の経路にある抵抗次第です。下記アニメーションで表わしています。電圧が高いほど短時間で危険になります。.

• 注意:図は事故をシミュレートするためのものです。絶対にまねしないでください!

• 電圧と身体の抵抗、電流の関係に特に注意してください。しるしをつけた値(100ミリセカンド、200ミリセカンド、400ミリセカンドおよび5 s)の中で保護システムの最大許容トリッピング時間に相当するものがあります。

電流/時間領域と人体の反応

ＡＣ１無反応

ＡＣ２有害な生理的影響はない。

ＡＣ３

人体への障害は予期されないが、電流が２秒以上継続すると痙攣性の筋収縮や呼吸困難、あるいは一時的な心拍停止や心房細動を含んだ回復可能な心臓障害が生じる。

ＡＣ４ＡＣ３の反応に心停止、呼吸停止、重度の火傷が加わる。

ＡＣ４．１－－－－心室細動の確率およそ５％以下ＡＣ４．２－－－－心室細動の確率およそ５０％以下ＡＣ４．３－－－－心室細動の確率およそ５０％以上


電源を投入して実験開始（１）

実験名：「直接接触に起因する危険」を開きます。

① 設定を１１．５Ｖ（現実での２３０V）、５０Ｈｚに設定します。

② ＰＯＷＥＲボタンを押して、電源を入れます。赤くランプがつけば、

通電します。

実験ボード上の、中央過電流保護（自己復旧）の位置にある、ＬＥＤが、供給される電源に従って、点灯します。

①

②


計測結果の記入

• 計測結果を記入します。（measは実測値、realは実機値に換算）

（乾燥した手：0.825kΩ）

（湿潤した手：2.400kΩ）


電力システムの種類（１）

【様々な保護システムの特性を学習します】

設置保護のないシステム：接地が無く、人体と負荷機器間通電の危険

TN-Cシステム：中性線と保護導体とを共用する。


電力システムの種類（２）

TNはヨーロッパアメリカの定電圧線路で一般に用いられる。

TN-Sシステム：中性線と保護導体を分離する。

TN-C-S：中性線と保護導体とを部分的に共用する。

保護接地と中立は個別です。ロードのアーシングは中立のスターポイントおよび運用上の接地棒によって行います。システムのアーシングはさらに接地棒経由で行います。


電力システムの種類（３）

• TTシステム：保護接地導体と中性線とが別の基準電位点に接続さ

れているもの。雷サージやその他のノイズにより中性点と保護接地導体の電位差が大きくなると、機器の破損・異常動作を起こすことがある。

※日本の低圧配電線路で一般に用いられている。

• IT：どの電源配線も接地されていないもの。1本の電源配線に異常が起きただけでは重大事故にならない。制御用など、特に信頼性の要求される電源人体に直接接する医療用器具の電源水中の照明・電熱用の電源


電源を投入して実験開始（２）

実験名：「間接接触による危険」

① 設定を１１．５Ｖ（現実での２３０V)、５０Ｈｚに設定します。


通電してます。

実験名：「


通電してます。

実験ボード上の、中央過電流保護（自己復旧）の位置にある、ＬＥＤが、供給される電源に従って、点灯します。

①

②


計測結果

• Rst=560Ω、乾燥した手（2.4Ω）

このとき、電圧測定するときは、交流負荷ランプと人体の手は、ケーブルで結線した状態で行います。

• Rst=10kΩ、湿潤した手（825Ω）


回路のRCD（残留電流装置の働きを見ましょう）

• 下記のように回路を組んでください。

• ピンクの結線は外しておくか、スイッチに接続して制御します。

• ピンクの結線を端路してください。RCD回路が働き、電流の流れを瞬時に停止します。

• 次に、人体における影響を検証します。

この回路ではRCDは動作しない

TN-CシステムでのRCD


回路の安全性の検証シミュレーション

• すでに50mA以上、50V以上である場合、身体に損傷を与えること

が分かっています。そのような残留電流が生じる場合、回路を遮断するようになっているかを検証します。以下の回路を構成して、計測器を観察しながら、RCDが回路を遮断することを観察します。


ITシステムの初期異常

• 機能テスト

• 仮想三相電源3 x 11.5 V 50 Hz のスイッチをオンします。

• 絶縁モニター上のテスト・ボタンを押してください。

• それが正確に機能している場合:

• 短いトーンの音が鳴ります。

• 赤い絶縁異常LEDがつきます。

• 絶縁モニター上でリセットボタンを押してください。

• 絶縁欠点LEDは再び消えます。


接地システムについて

電源トランスの二次側スター結線の中性線（点）を直接接地している。このスター結線の配電方式は中性線と保護接地導体の接続方法によって3つのタイプに分類されています。（１．TN配電はヨーロッパやアメリカの低圧配電線路で一般に用いられている）

１．TN 配電方式

1-A. TN-S 配電方式中性線の導体（N）と保護接地導体（PE）が負荷全体を通じて分離されている。

1-B. TN-C 配電方式中性線の導体と保護接地導体が負荷全体を通じて共用されており、電気機器や装置は保護接地導体（PEN）に接続され保護接地回路を構成する。制御盤のほとんどの電源はこの方式であり、これに対応する端子台等が要求されます。（L1、L2、L3、PEN (又はN+PE) ）端子台

1-C. TN-C-S 配電方式上記TN-SとTN-Cの組合せが混在して、中性線と保護接地導体が分離されたり、共用されたりする部分を含む。

２．TT配電方式電源トランスの二次側スター結線の中性線（点）を直接接地しているが、負荷の電気機器や装置の接地（PE）は個々の独立した接地点に接続される。（日本などでの低圧配電経路で一般に用いられている）

３．IT 配電方式相導体と個々に接地されている電気機器や装置との間は直接接続されていません。トランスは保護機器（インピーダンス）を介して間接接地されます。（制御用などに、特に信頼性の要求される電源、人体に直接接する医療器具の電源水中の照明・電熱用の電源）


接地の実験について

• 接地に関する計測を行います。

計測結果は以下のようになります。


TN-Cシステムでのフレーム（シャーシ）への短路

下記のように回路を構成します。

接地的アースの抵抗RBは2Ωです。

設備アース抵抗RAは2.2Ωです。

Labsoftから、

三相電流11.5（230V）50Hzを与えます。


TN-SシステムでのRCD

下記のTN-Sシステムに基づいた配線において、異常電流を検出してRCDの作動を検査します。

この場合、RCDはすべてのケースでトリップするわけでは無く、換算係数のために、異常電流は低い時、異常抵抗が大きく切断できない。

という問題が生じます。この回路では、異常電流Aが近似であり、B,Cは低すぎました。


座学知識の習得と、実験とその評価、判定を終えると、コースの完了です。

• お疲れ様でした、電力コースのトピックを体験ボード的に示したものです。コースは、８章に分かれています。そのうち３章を題材にいたしました。

内容をご検討いただけることを願っております。

スライド 1 - techspire.co.jp · unitrain-i electrical engineering courses •...

Documents