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翻訳: T.Sato
勿論、私はオーディオ周波数においては主電源の高調波歪みを、 そして非常に低い周波数においてフリッカーを考えている。 低周波の主電源高調波とフリッカーとは全く異なった現象であり、 前者は非線形負荷によって、後者は変動する低インピーダンス負荷によって生じ、 双方は主電源に注入される。 歴史的に、磁気部品の磁化電流が不可避な非線形性を、 その動作のための所要電力が変動する負荷を生じる 大きな電気機器によってそれらが引き起こされることが多かったため、 まとめて扱われてきた。 これは、典型的な例として「調理や加熱のための装置、 モーター駆動、あるいは磁気駆動の装置、可搬型工具、調光器、 そしてラジオ／テレビ受信器」を示している規格、 EN 60555-2,3 「家庭用の装置、あるいは類似の電気機器によって引き起こされる給電系への妨害」 へのそれらの包含に反映されている。 消費者向け電子機器の発展は、平均的な家が、テレビ受像器だけではなく、 主電源で駆動される多数の電子デバイスを持つことを意味している。 それらの電子デバイスはいずれも主電源整流器を持っており、 これは主電源高調波歪みの主な原因である。 高調波とフリッカーを扱うこれらの規格を改訂する時期が来た時に その適用範囲が拡大され、低電力デバイスからの寄与に対処するための注意が 与えられても不思議ではない状況となっていた。 この新しい規格は 1995年に EN 61000-3-2、及び 3 として完成しており、 2001年1月1日から強制となる。
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CENELEC EN 60555-2:1987 家庭用の装置、あるいは類似の電気機器によって引き起こされる給電系への妨害 ―― Part 2: 高調波 IEC 60555-2:1982 +A1:1985 (修正) CENELEC EN 60555-3:1987 家庭用の装置、あるいは類似の電気機器によって引き起こされる給電系への妨害 ―― Part 3: 電圧変動 IEC 60555-3:1982 |
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CENELEC EN 61000-3-2:1995 電磁環境両立性 (EMC) ―― Part 3: 限度値 ―― Section 2: 高調波電流エミッションの限度 (16A／相以下の入力電流の機器) IEC 61000-3-2:1995 2001年1月1日 CENELEC EN 61000-3-3:1995 電磁環境両立性 (EMC) ―― Part 3: 限度値 ―― Section 3: 低電圧給電系の電圧変動とフリッカーに関する 16A 以下の定格電流の機器における限度 IEC 61000-3-3:1994 2001年1月1日 |
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| Figure 2: 単相整流器における電流と電圧の波形 |
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入力電圧が平滑コンデンサの電圧を超えた時、電源から電流が流れる。 これが起こった時、その電流は主電源の電源インピーダンスと ダイオードやコンデンサの抵抗によってのみ制限される。 この結果として、その電流波形は高調波に富んだものとなる。 高調波は、トランスによる絶縁が行なわれているかどうかに関わらず、 コンデンサ平滑を用いたいかなる電源装置によっても発生する。 巻線の漏洩インダクタンスや抵抗はこの影響を低減するであろうが、 トランス設計はそれらを最小限とする傾向があり、 このため絶縁トランスは小さい影響のみを持つ。
発生させられた電流波形の分析は、それが基本 50Hz 成分、 150Hz の３次高調波、250Hz の５次高調波などから成っていることを示すであろう。 存在する高調波の数は、その電流の立上り／立ち下がり時間や、 その特定の波形での相対的な振幅によって決定される。 規格は 2kHz まででの限度値を定めている。 この測定法は本質的には非常に単純である； 回路に小さい直列抵抗か電流トランスが入れられ、 発生する電圧がオーディオ周波数分析器でモニタされる。
機器は大きく４つに分類される。
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| Figure 3: Determining the Equipment Class Type |
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全ての機器は、そうでないのでない限り、 絶対的な高調波電流限度を持つクラス A に分類される。 この限度は EN 60555-2 から変えられていない。 可搬型工具はクラス B となり、 これも EN 60555-2 から変えられていない絶対的な高調波電流限度を持つ。 クラス C は調光器を含む照明用機器をカバーしており、 ここで始めて相対的な限度が導入されている。 白熱電球のための調光器は、組み込みのものであれ分離されたものであれ、 クラス A 限度に適合する必要がある。 25W 以下の電力の照明用機器は除外される。
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| Figure 4: Class D Special Wave Shape |
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上記のものは安定状態条件を参照しており、 初期スイッチ投入／切断とその不可避なトランジェント (10秒まで) は 無視することができるが、 EN61000-3-2 は機器の通常の動作に際して起こり得る変動は除外していない。 2次から 10次の偶数次高調波、そして 3次から 19次の奇数次高調波については、 任意の 2.5分間の観測期間の 10% までは、 そのクラスの限度の 1.5倍までの値が許容される。 その他の全ての過渡的な、あるいは変動する高調波には、標準の限度値が適用される。
| 高調波 次数 (奇数) | クラス A 絶対限度 (A) | クラス B 絶対限度 (A) | クラス C 比例限度 基本波の % | クラス D 比例限度 (mA/W) | クラス D 絶対限度 (A) |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | - | - | - | - | - |
| 3 | 2.30 | 3.45 | 30×力率 | 3.4 | 2.30 |
| 5 | 1.14 | 1.71 | 10 | 1.9 | 1.14 |
| 7 | 0.77 | 1.155 | 7 | 1.0 | 0.77 |
| 9 | 0.40 | 0.60 | 5 | 0.50 | 0.40 |
| 11 | 0.33 | 0.495 | 3 | 0.35 | 0.33 |
| 13 | 0.21 | 0.315 | 3 | 0.30 | 0.21 |
| 15≦n≦39 | 2.25/n | 3.375/n | 3 | 3.85/n | 2.25/n |
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| Figure 5: Limits for Fluctuating Harmonics |
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フリッカーは、電圧の変動によるフィラメント電球の視覚的な妨害に関係する。 それは、主電源の有限な電源インピーダンスと 変動する負荷インピーダンスとによって引き起こされる。 EN 61000 は、それを 「その照度やスペクトラム分布が時間につれて変動する光刺激によって誘起される 視覚的な不安定さの印象」とやや冗長に定義している。
電圧変動とフリッカーは、 我々が RMS 主電源電圧の変動と関連付ける、非常に低い周波数の現象と関係している。 フリッカーは、 有限な主電源インピーダンスを介した変動する負荷によって引き起こされる、 より一般的な電圧変動の問題の特殊なケースである。 変動は公称動作電圧に対する相対的な電圧変化で規定される。
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| Figure 6: Voltage Fluctuation Limits |
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相対的な電圧の変化 d は、安定状態の期間の１秒、
あるいはそれ以上持続する相対的な電圧の変化である。
全ての電圧変動が、同じ電源で駆動される 60W フィラメント電球の照度の
著しい変化を引き起こすわけではない。
そのようなフリッカーが発生した時、それは人をかなり悩ませるものとなる。
人が感じるフリッカーの強さのレベルは、
その繰り返しの頻度と同様、その振幅とその変化の形状に依存する。
フリッカーの最も単純なケースは、矩形の均等な電圧変化を伴うものである。 この規格では２つのフリッカーの指標が定義されている：
EN 61000-3-3 は、PST は 1.0 よりも大きくなってはならず、 また PLT は 0.65 を超えてはならないと規定している。 短時間フリッカー指標の値を決定するために、 我々はこの規格で示されている Figure 8 のカーブを用いる。 繰り返し頻度と相対的な電圧変化 d は測定でき、 PST は PST = d / dLIM の関係から導かれる。 言い替えると、所定の繰り返し頻度において、 d はこのカーブの下になければならない。 実際の状況で存在する電圧変動はしばしば矩形ではなく、 shape factor F (ステップ変化では F = 1) を含められる。 典型的な shape factor は規格に含まれている。 等価的な d は、d = F・dmax によって決定できる。 その後、適合性を判断するために、Figure 8 のカーブと その等価的な d が用いられる。 PST の決定のための観察期間は 10分間である。
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| Figure 7: Determining Flicker short-term Indicator. |
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長時間フリッカー指標は、2時間の期間にわたって求められた 多数の短時間フリッカー測定値から導出される。
長時間フリッカー指標は次の式によって導出できる：
フリッカー指標を観察と手計算によって求めることも可能ではあるが、 低周波高調波の測定に使用できる典型的な試験装置は、 一般には電圧変動とフリッカーに関係する全てのパラメータを自動的に求めるであろう。 この全てが脅しのように見えるならば、EN 61000-3-3 が 「著しい電圧変動やフリッカーを生ずる可能性がない機器に対しては 試験を行なう必要はない」と言明していることに注意する価値がある。 電子機器の製造業者の大半はこの要求に悩まされることはないであろう。
EN 60555-2、及び -3 の適用範囲外の製品は、 2001年1月1日まで、一般規格でカバーされる。 これは勿論 EN 60555 を参照しており、 従って 2001年1月1日までは何らアクションを取る必要はない。 一般規格と EN 61000-3-2、及び -3 とのあいだの見掛け上の矛盾は、 後者は製品群規格であって一般規格に優先することに気付けば除去される。 繰り返すが、製造業者はそうしたければ EN 61000-3-2、及び -3 を適用できる。
EN 61000-3-2、及び EN 61000-3-3 は 2001年1月1日から強制となる。
これは、EMC+Compliance Journal に掲載された記事を、 その許諾を得て T. Sato が翻訳したものです。 この翻訳については、原著者らはいかなる責任も持ちません。 これについての意見、質問などは VEF00200@nifty.com (T.Sato) 宛にお送り下さい。
Last update: 2001-04-29