制御盤(コントロールギア)の規格の種類と役割について知ろう

制御盤(コントロールギア)の規格の種類と役割について知ろう

開閉装置、スイッチギア、コントロールギア、キュービクル。これらの違いをご存じでしょうか。それぞれの持つ意味と役割、そして規定されている規格をご紹介します。また、開閉装置に使われる絶縁体について、これからの時代にどのような課題があるのかを解説します。

制御盤(コントロールギア)について解説します。制御盤、コントロールギア、そしてキュービクル。いろいろな呼び方をされる制御盤は、それぞれどのような意味を持つのでしょうか。制御盤に関連する規格と、制御盤の重要な役割を紹介します。

制御盤の役割

制御盤とは、モーターや電磁弁などの動力がある機構を、スイッチやリレーなどの電気回路によって制御する電気部品を格納した盤のことです。
たとえばエレベーターでは、制御盤によって上昇や下降、停止といった制御を行っています。また工場の生産ラインを自動化するFA機器では、装置の駆動、操作や、装置が動く方向の制御、センサーによる物体の検出、正常または異常などの表示を行うための機能を持った電気部品などを、制御盤に格納しています。

制御盤には主に、次のような部品が格納されています。

・リレー
電流を流す(導通する)ことによって、電気回路の開閉を操作する装置のことです。導通することで電気回路を開にするA接点と、閉にするB接点があります。

・電磁接触器
モーターなどの3相接続の動力をオンまたはオフに切り替える制御機構です。主に200Vから400V、20Aから800Aの範囲で使用されています。

・タイマー
タイマーとは、設定した時刻に導通をオンまたはオフに切り替える機構です。リレーの動作にタイマーの機能を付加した「タイマーリレー」や、設定した時刻にモーターなどの負荷を直接オンまたはオフにするものや、電磁接触器をオンまたはオフにする機能を持ったものなどがあります。

・PLC
PLCとは「Programmable Logic Controller」の略で、スイッチやリレー回路などのシーケンス制御をCPUの演算装置で行うものです。PLCを設置することで、リレーを多数配置する必要がなくなり、制御盤の小型化が図れます。

・スイッチ
電気の切り替えを行う機構で、押し釦式とトグルスイッチなどがあります。主に制御盤の表側に設置します。

・温度センサー
温度センサーには、制御盤の外部に設置し配線を制御盤内に引き回すタイプと、制御盤内に設置するタイプがあります。制御盤内に設置するものには温度調節器があります。電位差を発生させる2本の電線と接続して温度を表示し、ある温度に達したら電気のオンまたはオフを行います。

海外向け制御盤製作に役立つ 『IEC 61439』 と 『UL』 の基礎知識

制御盤の規格

制御盤には次の規格があります。

国際電気標準会議規格:IEC 61439

「低電圧開閉装置および制御装置アセンブリのサービス条件、施工要件、技術特性、および検証要件」について定義しています。定格電圧を超えないものに関して直流1,500V、交流1,000Vまでが適用範囲です。発電・送電・配電・変換、および電力消費装置の制御に使用するための開閉装置について規定されています。また、船や列車など、特別な環境で使用される開閉装置についても規定されています。

日本電機工業会規格:JEM 1425

「金属閉鎖形スイッチギヤ及びコントロールギヤ」について定義しています。適用範囲は、定格電圧1kVから52kVまでで、ビルや工場、公共施設などの受電設備、病院を含む重要施設の受電設備について規定しています。

UL規格

アメリカの認証機関が策定する規格です。この認証機関にサンプルを送り合格するとUL認定品になります。UL規格を満足していても認定試験を受けていないものは、「UL準拠品」と表現されます。

保護等級規格

保護等級規格とは、外部からの水分や粉じんに関する保護の度合について規定したものです。IP保護等級とNEMA規格があります。
IP保護等級はIP○□で定義されており、○には人体・固体物体に対する保護を、□は水の侵入に対する保護を数字で規定しています。数字が大きくなるほど厳しくなります。

NEMA規格ではType+番号で表記します。番号は大きくなるほど厳しくなるものではなく、NEMA規格で定めている表に定義されています。

CE

CEとは、全てのEU加盟国の規格を満たす製品に付けられる認証マークです。EU加盟国にはEN規格の加盟国がありますので、CEの認証を受けるためにはEN規格にも適合していることが必要となります。

制御盤に関するEN規格としてはEN60204-1(機械の安全性と電気機器)とEN61010-1(計測・制御・実験用電気機器に対する安全要求事項)があります。

UKCA

保護UKCAとはイギリス(グレートブリテン島)で販売する製品に適用される認証マークです。従来はCE認証が適用されていましたが、イギリスがEUから脱退するに伴って、新たに制定されたものです。すでにCEマークの認証を得ている製品で、イギリス国内で販売を継続する場合はUKCAに移行する必要があります。

※2025年1月1日以降、英国に輸入されるすべての製品に製品/銘板自体にUKCAマーキングの貼付が必要となります。
   詳細はこちら→GOV.UK(英語サイト)

EMC規格

欧州向けに販売する製品に義務付けられている規格で、EMIとEMSの2種類あります。EMIは対象機器から発する電磁波について規定したもので、EMSは他の機器から発する電磁波からの影響を受ける度合や感受性を規定したものです。

NFPA70・NFPA79

米国防火協会(National Fire Protection Association)が発行する米国電気工事基準です。NFPA70はNECとも呼ばれ、工場の配電盤から制御盤までのケーブルや配線方法について規定しています。一方NFPA79は機械内に使用されるケーブルや配線方法についての規定です。それぞれの規格でSCCR(短絡電流定格)が指定の値以下になるよう規定されています。

スイッチギアとコントロールギア

コントロールのほかに、スイッチギアと呼ばれるものがあります。この2つはどう違うのでしょうか。

コントロールギアとは、広義では制御盤に分類されるものであり、制御盤のなかで電動機などの負荷装置を制御する場合は動力盤と呼ばれます。
一方、スイッチギアとは、電路開閉を目的としたスイッチングユニットのことをいいます。しかし日本では、金属製の箱に収められた開閉装置を指して、スイッチギアと呼ぶのが定着しています。
ここでいう「ギア」とは歯車のことではなく、「器材」「機器」「装置」といった意味合いで使われています。

電気の安全を守る開閉装置

制御盤、コントロールギア、キュービクルなどの意味と働き、そして規格について解説しました。制御盤は、電気を安全かつ効率良く使うためになくてはならないものです。それと同時に、これまでの基準からより環境への配慮を重視したものが求められるように変化しています。また、稼働時の安全性と、安全を守るためのメンテナンス性は、日々研究開発により向上しています。

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国際標準化とIEC規格
アメリカでは避けては通れない? UL規格ってなに?
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電気機器におけるキャビネットの規格
医療機器とEMC規格-電子機器による高度医療の安全のために必要な基準
北米向け制御盤に義務付けられているSCCRって一体何?
電線の規格―国内と国外の規格の種類とその違い
保護リレーの種類と規格―保護リレーの持つ役割とは
漏電の日本と海外における考え方の違い(ヒューズ・ブレーカー)-海外規格にも適応した電気設計

 

参考:
電磁開閉器、電磁接触器とは?原理やリレーとの違いも紹介! | 株式会社アイズ
タイマーリレーとは? | 基礎からわかる電気技術者の知識と資格
「PLCとは?仕組み・導入メリット・主な種類をまとめて解説」ソリューション・エクスプレス|三菱電機ITソリューションズ
マンガでわかるシリーズ 米国向け制御盤設計でこまっていませんか? |富士電機機器制御
CEマーク対応の制御盤について |イーエムテクノロジー
医療機器とEMC規格-電子機器による高度医療の安全のために必要な基準|リタール
いまさら聞けない! NFPA基本の基本 【第1回】 |株式会社ケーメックス・オートメーション
IEC 61439-1:2011 | IEC Webstore
スイッチギア(スイッチギヤ)とは 種類や役割について|リタール


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