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超低電圧( ELV ) は、電力供給電圧であり、危険な感電のリスクが低い範囲の低電圧帯域[ 1 ]の一部です。[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]超低電圧を定義するさまざまな規格があります。国際電気標準会議(IEC) は、IEC 61140で、ELV デバイスまたは回路を、 2 つの導体間または電気導体とアース(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) を超えず、交流(AC) の場合は 50 V RMS (実効値ボルト) を超えないものと定義しています。
IECとIETは、分離型超低電圧（SELV）、保護型超低電圧（PELV）、機能型超低電圧（FELV）など、実際の超低電圧システムのタイプを定義しています。これらのシステムは、モーター／化石燃料発電機、変圧器、スイッチング電源、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。
景観照明の中には、SELV/PELV（超低電圧）システムを使用するものがあります。最新のバッテリー駆動式手工具はSELVに分類されます。より過酷な条件下では、危険性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）直流を指定することもできます。湿潤状態や導電性のある環境では、感電の危険性がさらに高まるため、より低い電圧を適用できます。これらのシステムも、SELV/PELV（ELV）の安全規格に準拠する必要があります。
IEC は SELV システムを「通常状態および他の回路の地絡を含む 単一故障状態において電圧が ELV を超えない電気システム」と定義しています。この略語は、安全超低電圧または分離超低電圧のどちらかを表す場合があります。一般的に、BS EN 60335 および IEC では安全超低電圧と呼ばれ、分離超低電圧(接地から分離) は設置規格 (例: BS 7671 )で使用および定義されています。[ 6 ]
SELV回路には以下の要件が満たされていなければならない。
SELV回路の安全性は、
SELV回路の設計には、通常、絶縁トランス、導体間の最小距離の確保、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は嵌合しないように設計する必要があります。
SELV回路の典型的な例としては、屋外装飾照明、クラスII電源から給電されるクラスIIIバッテリー充電器などが挙げられます。最新のコードレス手工具はSELV機器とみなされます。
IEC 61140では、PELVシステムを「通常状態および単一故障状態（他の回路の地絡故障を除く）において電圧がELVを超えない電気システム」と定義している。
PELV回路は、SELVおよびPELV以外のすべての回路（つまり、より高い電圧が流れる可能性のあるすべての回路）から保護的に分離されているだけでよいが、他のPELVシステムやアース（接地）に接続されていてもよい。
SELV回路とは対照的に、PELV回路は保護接地（アース）接続を備えることができます。PELV回路は、SELV回路と同様に、高電圧との偶発的な接触リスクを低く抑える設計が求められます。変圧器の場合、これは一次巻線と二次巻線を強化絶縁体で分離するか、保護接地接続を備えた導電性シールドで分離するか、あるいは二次巻線自体に接地端子を設けて、一次側と二次側の間に故障が発生した場合に自動的に遮断されるようにする必要があることを意味します。（危険に至る二重故障の原理では、危険が発生する前に、基本絶縁と追加絶縁の両方が故障するか、基本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。）
機能的超低電圧（FELV）とは、SELV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。FELV回路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。
FELVは、IEC 60364-4-41の411.7項において、以下の条件を満たす回路として定義されています。
直接接触に対する基本的な保護（条項411.7.2）は、一次回路（例えば交流電源）の定格電圧に定格された基本絶縁、または附属書A.2のさまざまな要件を満たすバリアまたはエンクロージャによって提供できます。
間接接触に対する故障保護（条項411.7.3）では、FELV回路の「露出導電部」は保護導体（接地/アース、クラスI構造と同様）に接続され、主回路（AC主電源など）はRCDによる「自動電源遮断」によって保護されている必要があります。
ユーザーがアクセス可能な「活電部」に接続された回路は、アクセス可能な回路と電源との間に2段階の絶縁保護が必要です。RCD（漏電遮断器）のような装置が機器に組み込まれていることが保証されない限り、FELV（電界効果低電圧）回路はユーザーがアクセスできないようにする必要があります。したがって、高電圧に対する保護要件を回路全体に適用しなければなりません。
FELV回路の例としては、DALIがあり、リンクの両端は、交流電源に対して少なくとも基本絶縁を備えたFELV回路として指定されています。
半導体素子、抵抗器、ポテンショメータ、またはオートトランスを介して「活線」部分から超低電圧を生成する回路は、絶縁保護を提供しないため、FELVとはみなされません。代わりに、それらは「活線」回路の一部とみなされます。この種の回路の例としては、電子制御トースターが挙げられます。電子タイマー回路は、発熱体から得られる超低電圧で動作します。また、電源中性線を基準とした信号電圧を持つ、主電源式煙感知器間のELV信号もその例です。このような場合、これらの回路は主電源電圧の規格に従って、筐体で囲むか絶縁する必要があります。
IET / BSI (BS 7671) では、単相または三相交流のいずれかである低減低電圧 (RLV) も定義されています。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 110 V ac ですが、「センタータップ接地」により、対地電圧は 55 V AC に低下します。三相システムは、 相間電圧が 110 V、 中性線/接地間電圧が 63 V です。このシステムの電圧は ELV 制限をわずかに上回りますが、危険区域でのコード駆動の手工具や仮設照明に依然として非常によく使用されています。変圧器から得られるため、地絡時の露出電圧は ELV レベル以下に低下します。
遠隔地電力システム（RAPS）などの超低電圧（ELV）システムにおけるケーブル配線は、安全性を最大限に高めつつエネルギー損失を最小限に抑えるように設計されています。電圧が低いほど、同じ電力を得るためにはより大きな電流が必要になります。電流が大きくなると、ケーブル配線における抵抗損失も大きくなります。そのため、ケーブルのサイズ選定においては、最大需要、ケーブル全体の電圧降下、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事項となりますが、バッテリーバンクとインバーター間のような短距離で大電流が流れる配線においては、電流容量も同様に重要です。
DC ELVシステムではアーク放電のリスクがあり、半密閉型、再配線型、自動車用ヒューズなど、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がいくつかあります。RAPSには、代わりに高遮断容量ヒューズと適切な定格の回路ブレーカーの使用が推奨されます。アーク放電を避けるためには、ケーブルの終端処理と接続も適切に行う必要があり、はんだ付けは推奨されません。
「超低電圧」の正確な定義は、当該地域の適用される配線規則に規定されている。
DIN EN 61140:2016 第 4.2 章 表 1 (EU 規格 EN 61140 のドイツ語版) によると、超低電圧 (≤ 50 V ac または ≤ 120 V dc) は、低電圧 (≤ 1000 V ac または ≤ 1500 V dc) 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、欧州連合の指令では、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、これは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未満の電圧の消費者向け製品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、機器内部の電圧や電気部品の電圧は対象としていません。
IEC 61140 : 2016、基本安全規格では、ELVをリップルフリーで実効値 50V以下の交流電圧および直流電圧120V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をリップルフリーで50V RMS以下の交流電圧および120V DC以下の直流電圧と定義しています。
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]」と規定し、「この定義は、AS/NZS 3000:2000に含まれるELVの定義とは異なります」という注記を追加しています。AS/NZS 3000:2000は、通信ネットワーク電圧（TNV）の制限 、すなわち120 V DCまたは70.7 V ACピーク（50 V RMS AC）に、より近い値で準拠しています。これは、電話回線で発生する可能性のある、公称-48 V DCのバッテリー電源における電話の呼び出し電圧に対応しており、危険 とはみなされていません。一方、 電源で電流制限のない120 V ACは、 115mAの電流を個人に流すと、心房細動を引き起こす。
ブラジルでは、ELV（ポルトガル語でExtra-baixa tensãoまたは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」電圧として公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義していますが、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機器の始動および停止装置に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 ]