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翻訳: T. Sato
これらの６個の論文でカバーするトピックは：
これらの EMC テクニックは大半の地上系のシステムや施設に適用されるが、 このシリーズの最初の論文で既に述べたように、 乗物を含む特殊なある種のシステムや施設は いくつかの異なった、あるいは追加のテクニックを用いるかも知れない。 このシリーズのテクニックのいくつかは、 規定された、あるいは伝統的なプラクティスと矛盾するかも知れないが、 これら全ては、執筆の時点において、充分に証明された、 国際的に標準化された現代的なベスト・プラクティスであり、 プロの技術者はその仕事に常に最良の知識とプラクティスを適用する明白な (職業的な、倫理的な、そして法的な) 義務を持つ。
安全性は常に至上であり、EMC の達成を助けることを意図した いかなるテクニックによっても損なわれてはならないことを忘れないこと。 これは、EMC の決定に際して資格のある安全性専門家の関与を必要とするかも知れない。
EMC 指令に適合することは、 多数の安全規制 (機械指令のような) によって要求されているような 機能的安全性の達成のための充分な EMC 作業ではないことに注意すること。 電子デバイスの誤動作が機能的安全性リスクを増加させ得る場合 (例えば全てのロボットや、ある種の機械やプロセス制御) には EMC は安全性の論点として分類しなければならず、 単に EMC 指令や対応する整合 EMC 規格に適合することは充分ではないかも知れない。 このトピックはこの論文のシリーズでは特にカバーされないが、 EMC と機能的安全性に関する IEE Professional Guidance の出版から 遅れ過ぎることなくこのジャーナル がレポートすることが期待される。
この論文は、建物などの施設の内部で用いるための 現代的な EMC テクニックのいくつかについての単なるガイドとして扱うべきである。 これは、次のようなものはカバーしない： 電磁環境のアセスメント； 機器の仕様、設計、組み立て、あるいは検査； フィルタ； 遮蔽； 雷防護やサージ抑制； EMC の欠落が施設の動作や適合性の問題を引き起こさないことを保証するための 役を演じるもの全て。 外部のサービスや通信はここではカバーされない。 この第２部の多くの部分は参考文献 [3] から取られた。
ノイジーな機器の例には次のようなものが含まれる： 可変速モーター・ドライブ； 金属やプラスチックの電気溶接機； 電気化学プロセス用の電源整流システム； ラジオ、テレビ、そしてレーダーの送信器； そして電力変換器。 敏感な機器の例には次のようなものが含まれる： ラジオ、テレビ、そしてレーダーの受信器； 温度、流量、重量、pH、湿度、圧力などの計装； 陰極線管ディスプレイ (CRT)； 誘導ループ・オーディオ・システム； そしてコンピュータや PLC などのプログラム可能な電子システム。
Figure 2A はそのような隔離の例を示す。
異なった分類の装置は それぞれ独立に引き回される異なった別の配電網から給電されるべきであり、 ２つ (あるいはそれ以上) の分類の低電圧機器は 理想的には異なった配電変圧器から給電されるべきである。
異なった分類の装置は互いに充分に離す (センチメートルではなくメートル) べきであり、 それぞれに関係する全てのケーブルは互いに充分に離して引き回すべきである。 キャビネットがノイジーな機器と敏感な機器の双方を含む場合には、 その一方が他方に干渉しないように 製造業者が内部隔離を実施していることが期待される。
例えばフォークリフト・トラック充電ステーションと コンピュータ・ルームやファイル・サーバー・ルームが近接している場合、 充電が CRT ディスプレイ、及び／もしくはコンピュータ・システムの動作に 干渉する可能性がある。 初期設計段階においては、 これらの設備を充分に離れた場所に配置することは容易であり、 費用もかからない。 稼働開始に際して (あるいはその後に) 干渉問題が発見されたならば、 いずれかの設備とその配線を他のものから充分に離すように移動するための かなり多額の費用も、 引き起こされた遅延に伴う失われた生産によって小さく見える程になる。
食品産業においても、(敏感な) 検量器や金属検出器が
プラスチックのバッグやカートンを封止するための
(ノイジーな) 高周波プラスチック溶着技術を用いた
梱包装置の近くに置かれた際に、同様の問題が起こり得る。
最初から設計に組み入れられていなかったならば、
その梱包装置と他の機器とのあいだに必要とされる距離は、
莫大な費用をかけてその製造ラインを再構成せずに
達成することはできないかも知れない。
Figure 2B は、一方の導体にスイッチ、例えば 屋内照明回路の手動スイッチや制御盤のリレーやコンタクタが接続される場合の、 推奨される、そして推奨されない引き回しを示す。
このテクニックは、差動モードとコモン・モードの双方の、 そのケーブルと電磁環境との磁界や電界の結合を低減する (第１部を見よ)。 Figure 2B は電源の例を示しているが、 ケーブルが微弱なトランスジューサ信号から高速データ、そして大電力に至る どのような電気信号や電力を運ぶとしても、 このテクニックはエミッションとイミュニティの双方の理由から極めて重要である。
EMC のためにケーブルを遮蔽することは、 送出導体と還流導体の双方が単一の遮蔽の内側に含まれているのでない限り、 あまり役に立たない。 送出電流と還流電流の経路の物理的な平衡が良くなり、 またそれが運ぶ信号間の電気的な平衡が良くなると、 そのケーブル (遮蔽されているかどうかにかかわらず) の電磁的な性能も良くなる。 (遮蔽ではなく) ツイスト・ペアがトランスジューサの + と - の信号を運ぶという 遮蔽ツイスト・ペア・ペーブルの賢い使い方をしていない限り、 トランスジューサ信号は多くの現代的なシステムからの干渉によって 酷く妨害されるであろう。
電力ケーブルも送出導体と還流導体の近さによる利益を得る。 デルタ結線された３相システムにおいてはこれは３相のみに関係するが、 スター結線システムにおいては３相全てに加えてその中性導体にも関係する。 鉄鋼圧延ミルの主直流モータに給電するもののような 非常に大電力の電力ケーブルは、近付け過ぎて配置されると それらの導体が (それらの磁界の相互作用によって発生する電磁力による) 強い機械的ストレスを受けることがあり、これはその絶縁に損傷を与えることがある。 空気絶縁の高電圧ケーブルも、 導体間の放電を防止するために相当の距離離しておかなければならない。
上の双方のケース、また 電源送出導体と還流導体が近接してほぼ同一の経路を辿らない場合には、 その付近に高レベルの電界や磁界が発生し、 近傍の電子機器の動作を妨害する可能性を受け入れなければならない。 例えば、送出導体と還流導体が広く離された近傍の電力ケーブルからの磁界による CRT ディスプレイのイメージ安定性の問題がしばしば発生している。
非常に大きな電流を運ぶケーブルにおいて、
このテクニックによる問題が発生することがある。
その強力な磁界によるケーブル上の電磁力が
その導体に非常に強い機械的な力を与えることがあり、
その絶縁を極度に短期間で摩耗させることがある。
この理由のために電力導体を離さなければならない場合、それらのケーブルを
いかなる敏感な電子機器からも充分に隔離することが非常に重要である。
そのような強力な磁界 (これは容易に計算できる) が存在する場合、
職員や第三者を健康被害から守るために人体曝露限度についても確認すべきである。
このため、我々は (一般には) スター「接地」接続を用いることができず、 その反対のもの、メッシュ接続を採用する必要がある。 (部分的にメッシュ接続された中途半端な建物は、 通常は双方の問題を持ち、またいずれの利点も持たない。) メッシュ接続にもその欠点があるが、 現代的な環境と技術に対するスター接続の欠点には 現実的な方法では対処できないのに対して、 それに対処することは可能である。
Figure 2C は固定施設に推奨される共通接続スキーム、 しばしばメッシュ接地と呼ばれるものを示している。 これは 50Hz から高周波 (平均メッシュ寸法に依存する) までで 低インピーダンスを達成し、 これはコンピュータやテレコムなどを含むハイテクノロジー機器を収容する 現代的な施設のための重要な要素である。
[4]〜[10] はしばしば俗に接地構造体と呼ばれる共通接続ネットワーク (common bonding network) に略語 CBN を用いており、 ３次元メッシュ CBN を MESH-CBN と呼んでいる。 これが私がこれ以降で使用する用語である。
大電流機器は、漏洩電流や故障電流に際しての過大な電位差を防止するために
近接したメッシュを必要とする。
高周波機器 (コンピュータやテレコム機器など) も、
その CBN のインダクタンスによる電位上昇を防止するために
小さいメッシュ寸法を必要とする。
敏感な計装機器は、広範囲の周波数にわたる CBN の電位差の影響を受けやすいために、
しばしば小さいメッシュ寸法を必要とする。
Figure 2D は現代的な MESH-CBN の概念の別の視点を示し、 それが雷防護システム (lightning protection system; LPS) や その接地電極システムにどのように接続されるかを示す。
CBN をメッシュ状にすることは機器の雷サージによる損傷からの保護を助け、
サージ防護デバイス (SPD) は
それが低インピーダンスの CBN に接続されているならばより良く機能する。
雷防護 (エネルギーの大半が 10kHz 以下の周波数となる) のためには、
一般に、サイトのどの部分の CBN のメッシュ寸法も、
全ての方向で 3m、ないし 4m を超えないことが推奨される。
Figure 2E に示すように、MESH-CBN の構成を助けるために、 鉄筋、梁、鉄骨などの自然金属構造体と呼ばれるもの、 そしてその他のどのような金属構造体をも用いることが推奨される。
接続は理想的には金属と金属によるべきであり、シーム溶接が最良である。
Figures 2F と 2G に示すように、高周波性能の低下と引き替えに、
その代わりに短い導体を用いることができる。
極限的な環境にもかかわらず機能し続けるために 高インテグリティのシステムが必要な場合 (特に原子力や軍事のコントロール・ルーム)、 金属の床や壁、 あるいはシーム溶接された金属の部屋さえもが現実的な選択肢となるほど、 CBN のメッシュ寸法を小さくする必要があるかも知れない。
Figure 2H が示そうとしている一般的な概念は、関係する領域、 少なくとも建物のそれぞれのフロアやそれぞれのレベルの構造の周囲を BRC が走り、 それぞれの装置に単一の短い接続導体で接続される (そして電源導体を常にこの接続導体に物理的に非常に近接して引き回す) というものである。 装置が BRC からある程度離れなければならないのであれば、 BRC への接続のインダクタンスを低減するために、 互いに大きく離された２つ、もしくはそれ以上の接続導体を用いるべきである。 BRC の構成に関する詳細は、[4]〜[9] で見られるであろう。
Figure 2H に示すように、 特にノイジーな、あるいは敏感な装置のより良い管理のために、 フロアやレベル内の領域 (例えば、コンピュータや測定器のある領域) の隔離が必要となることがある。 特に IEC 雷防護規格においては、 そのような隔離領域はゾーンと呼ばれることがある。 ゾーンは、導入される全てのケーブルや配管が 接続、サージ防護、及び／もしくはフィルタされる、 それ自身の主接地端子を持つであろう。 そのようなゾーンはしばしば小さいメッシュ寸法の CBN を持ち、 また以降で述べるような 「ボンディング・マット」を必要とすることもある。
(古い施設を更新する場合にしばしば起こるように) ケーブルや金属配管が
フロアやゾーンにその主接地端子から離れた場所から入ることが必要であれば、
それはその代わりにそれが横切る BRC に接続する
(あるいはサージ防護、及び／もしくはフィルタする) べきである。
しかし、それは理想的な状況ではなく、問題が発生したならば
そのケーブルや配管を引き直す必要があるかも知れないことを認識しておくべきである。
ボンディング・マット (システム基準電位プレーン、あるいは SRPP と呼ばれることもある) は、 足に優しくも布で作られているのでもなく、 従って実際には全くマットではないにもかかわらず、 局所基準電位を改善する手段にしばしば与えられる名前である。 Figure 2J は普通の構造を素描する。
典型的には、これらの接続「マット」は
銅線や lightning tape の 600mm の格子のメッシュを用いており、
コンピュータの床下に設置され、
機器のキャビネット・フレームに 500mm 未満の
6mm2 の断面積のケーブルで接続されている。
ボンディング・マットとして、コンピュータの床の金属の補強構造材や、
金属で覆われたコンピュータ床タイルを使用できる場合もある。
それぞれのボンディング・マットはその周囲に BRC を必要とする。
Figure 2K は、IT やテレコムのための多層の建物の MESH-CBN が どのように設計され得るかを示す。 それぞれのフロアは BRC とボンディング・マットを持ち、 それらは全て、可能であれば「自然」金属構造 (鉄筋のような) を用い、 そのメッシュが大きすぎる場合には金属構造や接続導体を追加しながら、 建物の MESH-CBN の他の部分と水平と垂直の双方に相互接続される。
それぞれの用途で異なるであろうものの、 Figure 2K で示したような 600mm のメッシュのボンディング・マットは、 コンピュータ設備全体で接地電位差が 1V を超えないことという、 古い IBM の規定を達成することができるであろう。 しかし、より良い管理、及び／もしくは高い周波数が必要な場合 (例えば、その規定が 15mV であり、また通信が 30MHz に達する周波数 ――これは 100Mbit や Gigabit Ethernet での典型的な値である―― を用いる場合)、 メッシュの寸法をかなり小さくする必要がある ――金属板が最良である―― かも知れず、 またフレームの接続をかなり短くする必要があるかも知れない。 用途によっては、シーム接続された金属の床を設置し、 機器のキャビネットをその金属の床の上に直接立て、 それらを各コーナーごとに、あるいはキャビネットの周囲の 300mm ごとに 非常に短いストラップで床に接続することさえも、非現実的ではない。
NAVAIR AD 115 [11] は
周波数に対する編組接続ストラップの効果に関するいくつかの良いグラフを含んでおり、
１個の９インチの長さの編組ストラップは
10MHz 以上では機器の金属プレーンへの接続のためには役に立たない
(あるいは逆効果でさえある) ことを示している。
30MHz 以上の周波数である程度信頼できるマット接続を与えるためには、
１個の２インチの長さのストラップが必要となる。
互いに広く離された複数のストラップの使用は、より長いストラップが
30MHz において効果的なマットへの接続を与えることを可能とする。
しかし、ケーブル遮蔽を両端で接続すること、
そしてケーブル・トレーやダクトを両端で機器のキャビネットに接続する
こと (いずれもこの後の章で議論する) も、
多数の並行接続経路を与えることによって局所基準電位の改善を助ける。
MESH-IBN は、建物の接続ネットワークの他の部分から、 少なくとも 10kV の絶縁を持つべきである。 それはそれ自身の BRN を持ち、その主接地端子を 建物や構造材の他の部分への「単一接続点 (single point of connection; SPC)」とする。 全てのケーブルや金属配管は SPC に接続 (あるいはサージ防護、及び／もしくはフィルタ) されるが、 この場合には例外は許されず、 いかなるケーブルや金属配管も他の箇所から入ってはならない。 この理念は、建物の他の部分の管理されていない電流の、 新しい MESH-IBN によって作られる 「クリーン・エリア」への侵入を防止することである。
MESH-IBN は最初に設置された時には非常に良く働き得るものの、 落雷やサージに対する人体の保護に配慮して設計しなければならない。 安全上の理由から、MESH-IBN に接続された何らかの機器と、 異なった「接地」に接続された何らかの機器や構造材とを誰かがブリッジすることが、 設計によって不可能とされていなければならない。 このことから、MESH-IBN は、例えば仕切りを取り除き、 あるいは広い通路を狭いものに変えて端子の列を追加することのある 「職人」によって非常に傷つけられやすい。
MESH-IBN は、それがその新しい領域の絶縁を損なうことに気付かずに、 データや電力のための銅のケーブルを２つの領域や部屋のあいだに、 あるいはフロアのあいだにさえ通そうと決断することのある テクニシャンや技術者によっても非常に傷つけられやすい。 そのような追加されたケーブルは、 感電、及び／もしくは火災の深刻なリスクを引き起こし得る。
従って、MESH-IBN の概念や要求を完全に理解している人々によって 電気的絶縁の 100% の管理が行なわれると確信できるのでない限り、 おそらく MESH-IBN は避けることが最良である。
その両端の機器の電位差によって引き起こされるケーブル遮蔽中の過大な電流は、 全てのケーブルをケーブルの遮蔽よりもはるかに低い抵抗 (はるかに大きい断面積) を持つ 並行接地導体 (parallel earth conductors; PEC) に沿って 走らせることによって無視できる程度まで低減させられる。
機器間の電位差は多数の原因で発生するが、 CBN のインピーダンスを下げればその全てが低減され、 これは何故上で述べたように 現代的な施設のために 一般にメッシュ接続された CBN が推奨されるかの理由の１つである。
CBN を流れる電源電流 (通常は 50Hz) は電位差を上昇させ、 計装やオーディオのシステムに「ハム」を引き起こす。 近傍での落雷や高電力トランジェント事象 (大きな負荷のスイッチングや、ケーブルや機器の地絡) によるサージは CBN の部分間の一時的な電位差を引き起こす。 これらはいずれも比較的低周波であるので、 その電流は通常は様々な経路が与える抵抗に従って分割され、 従って低抵抗の PEC の存在は 両端で接続されたケーブル遮蔽中の電源やサージの電流が (決してなくなりはしないものの) 許容できる程度に低減されることを保証する。
遮蔽ケーブルは、 片端での遮蔽接続によって伝統的に達成されていたものよりも はるかに高い EMC シールド性能を持つことができる。 ケーブル遮蔽を正しく終端してその EMC 性能を最大にするためには 両端での 360°接続が必要であり、これはシールド・コネクタや 「EMC」ケーブル・グランドを用いて達成できるかも知れない。 鞍型クランプ、P クリップ、あるいは類似のものは、 関係する周波数が低く、あるいは必要な EMC 性能が非常に高くない状況では 許容できる代替手段であるかも知れない。 第３部ではこのトピックをより詳しく述べる。
「ピッグテール」 (遮蔽を接地に接続するためにワイヤを用いたもの) では、 遮蔽ケーブルは正しくシールドすることはできない。 実験では、25mm のピッグテールでさえも、 70MHz という (今日においては) 低い周波数においてさえも ケーブル遮蔽を台無しにできることが示されている。
電源磁界によって引き起こされる循環電流を最小とするために、 ケーブルは常に PEC の近くに保つべきである。 非常に長いケーブル、あるいは高度に汚染された電磁環境 (例えば強力な無線送信器や電車操車場などの高帯域干渉源が近傍にある場合) のためには、ケーブルの遮蔽や保護外装を 10m 程度ごとに露出させて PEC に接続することが必要となるかも知れない。
遮蔽ケーブルから得られる貧弱な EMC 性能のため、 特殊な環境を除いてはこのテクニックはもはや有効ではなく、 現代的な電子機器の高い周波数と感度によって益々両立性がなくなっている。
長いケーブルの遮蔽が片端のみで接続されている際にしばしば見落とされる点は、 地絡や落雷サージに際して 遮蔽が終端されていない側に全てのサージ電位が集中し得ることである。 これは、引き続く火災の危険とともにフラッシュオーバーを引き起こすことがあるが、 電子機器に実際の損傷を引き起こし、 オペレータや保守要員に感電の危険を与える可能性はさらに高い。
地絡や落雷の観点からは、 接続されていない側でのサージ電圧を安全なレベルに制限するための サージ防護手段が備えられているのでない限り、 「ハム・ループ」問題を防止するために長いケーブルの遮蔽を片端で接続することは 通常は正しくない。 (例えば、10Base-5 Ethernet は そのケーブル遮蔽を一点のみで接地するように設計されているが、 危険なサージ電圧がもたらされる可能性があるならば 他の箇所での電位を安全なレベルに制限するために サージ防護デバイスを取り付けるべきである。)
その代わりに、サージ防護、及び／もしくはフィルタ手段を使用できるかも知れないが、 (サージ防護やフィルタには、 単にデバイスを接続するよりも多くのことがあることを理解して) 適切な施設安全規格に適合するように充分に注意すべきである。
CBN が貧弱であり、また多数の PEC を設置したくない場合に使用できる最良の手法は、 その送信器や受信器がその用途のために充分な EMC 性能を持つことを確認した上で、 全ての信号やデータのために 光ファイバ (金属を使用しないタイプのケーブルを用いる)、 赤外線、あるいは無線通信を用いて、 20kV、あるいはそれ以上に対する完全な電気的絶縁を達成することであろう。
EMC 上の理由から両端でケーブルを接続することが必要であるものの それが製造業者の設置指示に違反する場合に有用かも知れない設置手段は、 絶縁された二重遮蔽ケーブルを用い、外側の遮蔽を両端で接続し、 内側の遮蔽を製造業者の指示に従って繋ぐことである。
赤外線や金属なしの光ファイバを用いて 全てのデータや信号の電気的絶縁を達成することは、 しばしばそのような状況で使用できる良いテクニックとなる。 この種のプロジェクトは、 ここで議論していない、その他の EMC テクニックを使用する必要もあるかも知れない。
適切に構成された MESH-CBN のどの部分でも PEC として用いることができ、 ケーブルをその全長にわたって同じ種類の PEC に沿って走らせることが最良である。 勿論、PEC はそのケーブルが入る機器のキャビネットに 両端で接続されていなければならない。 それらは、その全長にわたる全ての継目で効果的に接続されもいなければならない。
少なくともそれに括り付けられた補強ワイヤの PEC を持たない限り、 ケーブルは「空中を渡る」べきではない。
安全上の理由から、PEC はそれが曝される可能性がある 最大の故障電流を取り扱える能力を持つべきである。 緊密にメッシュ接続された共通接続ネットワークにおいては、 故障電流がとることのできる経路が常にいくつもあるので、 粗いメッシュのシステムやスター接続システムよりもこの電流は小さくなるであろう。
これらのスケッチが示そうとしているように、 ある種の PEC は高い周波数で他のものよりも低いインピーダンスを (従ってより良い性能を) 与えるであろう。
クラス 1 は非常に敏感な信号を運ぶケーブルのためのものである。 ミリボルト出力のトランスジューサや無線受信アンテナなどの 低レベルのアナログ信号はクラス 1A に含まれる。 Ethernet などの高速デジタル通信はクラス 1B となる。 それらの束を互いに近接して引いても良いものの、 クラス 1A と 1B は一緒に束ねるべきではない。
全てのクラス 1 ケーブルは、その全長にわたって、 完全に 360°遮蔽が維持された、 完全に遮蔽されたケーブルとコネクタを用いるべきである。 Ethernet や類似のデータ・ケーブルのために 遮蔽なしのツイスト・ペアが普通に用いられているが、通常は、 それ以外は同一の仕様の遮蔽付きツイスト・ペアと同等の データ速度や EMC を達成できるほど良いものではない。
クラス 2 は、通常のアナログ信号 (例えば 4〜20mA、0〜10V、そして 1MHz 以下の信号)、 低速デジタル通信 (例えば RS422、RS485)、 そしてデジタル (すなわち ON/OFF) 入出力 (例えばリミット・スイッチ、エンコーダ、制御信号) などの、やや敏感な信号のためのものである。
クラス 3 は、「ノイジー」な装置に給電しない 低電圧 AC 配電 (1KV 未満) や DC 電源 (例えば 48V テレコム用電源) などの、やや干渉性の信号のためのものである。 ノイジーな機器にも供給する配電は、 フィルタの正しい適用 (簡単な演習ではない) によってクラス 4 からクラス 3 に変換できるかも知れない。
クラス 3 は、次のようなものも含む： 抵抗性負荷や負荷端で抑制されている誘導性負荷を伴う制御回路 (例えばリレー、コンタクタ、ソレノイド、アクチュエータ、バルブなどの巻線)； DOL モータ； 「スパークレス」 DC モータと呼ばれるもの； そして製造業者の詳細な指示に従って「正弦波出力フィルタ」が 正しく取り付けられたインバータ・ドライブからのモータ・ケーブル。
クラス 4 は強度の干渉を生じる信号を運ぶケーブルのために確保されている。 これは、可変速モータ・ドライブや電源変換器への全ての電力入出力や、 それらの DC リンクを含む。 クラス 4 は、電気溶接機、RF 機器 (例えば、プラスチック熔着機、 木材接着機、温熱治療機、マイクロ波乾燥機やオーブン)、 DC モータやスリップリング、 そして類似の「ノイジー」な装置に関連するケーブルも含む。 RF 送信アンテナや、抑制されていない誘導性負荷へのケーブルも、クラス 4 となる。 可能な限り、全てのクラス 4 ケーブルには 遮蔽されたケーブルとコネクタを用いるべきである。
クラス 5 と 6 は、それぞれ MV と HV の配電ケーブルのために確保されている。 空気絶縁の高電力バスバーや高電圧配電は、それ自身を遮蔽することはできないので、 近くにある他のケーブル・クラスを追加のシールドや非常に大きな間隔によって 保護する必要があるかも知れない。 保護外装は遮蔽としても用いるべきであるが、 その効果的な使用は全ての継目と終端での確実な 360°電気的接続手法を要求し、 そうしてさえも (そのために特別に設計されたいくつかの種類の保護外装もあるものの) 保護外装は通常は高周波においては非常に良い遮蔽は与えない。
Figure 2Q は、共通の PEC の近くに保持された 30m の長さのケーブルに基づいた、 ケーブル・クラス間の推奨される最小間隔を示している。 長く並行した線には、それに比例した大きな間隔を用いるべきである。 ケーブルは理想的には PEC の 25mm 以内に保つべきであり、 これは特に敏感な、あるいはノイジーなケーブルにおいてはさらに重要となる。 ここで用いているクラス 2 と 3 のあいだの 300mm の間隔に、 BS IEC 61000-5-2 で用いられている「中立」ケーブル・クラスの 幽霊じみた名残が存在している。 中立クラスが用いられているならば、 それはその両側のクラス 2 と 3 に 150mm の間隔を開けて この領域の中央に置かれるであろう。
クラス 5 ケーブルはこの図には示されていないが、 クラス 4 から少なくとも 150mm の間隔を確保し、 またクラス 6 はさらに少なくとも 150mm 離すべきである。 MV や HV のケーブルがクラス 1 ケーブルから 1m 以内にある場合には、 そのクラス 1 ケーブルはカバー付きの金属ダクトの中を通すべきである。
ここで推奨されるケーブル間隔には 非常に僅かな根拠しかないことを指摘しておくべきである。 より大きな間隔は通常はケーブル間のより低い結合 (クロストーク) を与えることは 確信を持って言えるものの、 受け入れられる結合の量は、常にケーブルの種類、 用いられる設置テクニック、ケーブルの両端に接続される電子機器、 そしてその用途の機能的要求に依存するであろう。
PEC の内側の隅の布線は低いインダクタンスを持ち、 高周波 EMC の制御のためにも良いので、 特に敏感な、あるいはノイジーなケーブルのために確保しておくべきである。 もしクラス間の金属の仕切りを用いる、 あるいはその全長で追加のケーブル遮蔽を用いる (そして両端で局所 RF 基準に接続する) のであれば、 ケーブル間隔は削減できるかも知れない。
個々のケーブル・クラスをそれぞれの専用の
閉鎖型金属ダクトや円筒コンジット PEC の中に通すことは
クラス間の間隔の低減 (ゼロにさえ) を可能とするが、
依然としてクラス 1 と 4 とを近付けて引くのは避けることが最良である。
Figure 2R は２つ (あるいはそれ以上) の垂直に重ねられたトレーに
ケーブル・クラスがどのように振り分けられるかを示す。
このような開放型のトレーにおけるケーブル・クラス間の垂直の間隔は
上で示した水平の間隔と同じとすべきである。
Figure 2S に示すように、 電源磁界によって引き起こされる循環電流を最小とするために、 全てのクラスのケーブルは機器の要素間の同一の経路を辿るべきである。
このスケッチで示した機器のいくつかの要素間の経路は、 (例えば) 上でスケッチした重ねられたケーブル・トレーとして 視覚化することができる。 それらのケーブルは共通の、あるいは個別の PEC に沿って同一の経路を辿るものの、 それらはクラスによる隔離を維持すべきである。
この要求は、それぞれのキャビネットが単一の接続パネル (クラスによるケーブル隔離を可能とするように離されたコネクタやグランドを持つ) を持つことを暗示する。 異なった面、あるいは上と下からキャビネットに出入りするケーブルは推奨しない。
循環電流の影響は、使用する PEC の断面積を大きくする
(そして高周波のためには
先に述べたように PEC の RF インピーダンスを低減する)
ことによって低減できる。
しかし、ループを作らない賢いケーブルの引き回しは
そのような力任せのテクニックを使用する必要を減らす。
Figure 2T は２つのシールド・キャビネットの接続の概要を示す。 しかし、特別に設計されたシールド特性を持たない普通の金属キャビネットでさえも、 ここで示すように設置されれば通常はより良い EMC 性能を達成できるであろう。
遮蔽ケーブルは、キャビネットの壁面に取り付けられた、 遮蔽を接続するコネクタやグランド (両端での遮蔽接続が必要) を通してのみ シールド・キャビネットに入るべきであり、 また全ての遮蔽なしケーブルは隔壁実装型フィルタ (あるいは相当するもの) を通してのみ入るべきである。 ２つのキャビネットのあいだの全てのケーブルはクラスに従って隔離し、 双方のキャビネットに接続された PEC に非常に近く引く。 これには、上で述べたような 金属のケーブル・ダクトやトレーを使用できる。
遮蔽ケーブルによって相互接続された電子ユニットは、
遮蔽ケーブルのシールドを電流還流のために用いず、
その代わりに専用の導体を用いるように注意すること。
同一の導体 (その遮蔽) にシールド電流と信号還流電流の双方を運ぶ同軸ケーブルは、
それら２つのあいだの不充分な分離による困難をもたらし得る。
機器の製造業者がその詳細な EMC 設置指示で規定している場合を除き、
遮蔽ツイスト・ペア、二芯同軸、三重同軸、あるいはこれらに類した、
信号電流と還流電流のための内部導体と干渉電流のみを運ぶ遮蔽とを持つケーブルは、
通常は同軸ケーブルよりも望ましい。
これは、Keith Armstrong 氏が EMC+Compliance Journal 上で発表した文書を、 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: 2000-07-31