はじめに

米国へ機械を輸出する場合、従来UL認定品を使っていれば問題ないと言われてきましたが、NFPA 70National Electric Code: アメリカ電気工事基準やNFPA 79 Electrical Standard for Industrial Machinery: 産業機械の電気規格 の改訂により、ただ単に機械の制御盤に使われている製品がUL認定品であれば問題ないと言えなくなっています。

製品はもちろんUL認定品でなければなりませんが、それらが正しく使われ、さらに制御盤のメインスイッチのインターロックなど色々な要求を満足することが求められています。

特に、NFPA 70 2005版以降、機械の制御盤に関してきわめて重要な要求事項であるArticle 409が追加されました。ここでは、この要求事項の内容とその対応方法について述べます。

NFPA 70 Article 409の要求事項

このArticle 409には次のような記述があります。

NFPA 70 Article 409 Industrial Control Panels の一部抜粋
409.110 Marking. An industrial control panel shall be marked with the following information that is plainly visible after installation:(4) Short-circuit current rating of the industrial control panel based on one of the following: a. Short-circuit current rating of a listed and labeled assembly b. Short-circuit current rating established utilizing an approved method Information Note: ANSI/UL508A,-Standard for Industrial Control Panels, Supplement SB, is an example of an approved method.

訳
産業用制御盤には次の情報を明確に表示すること。(4)次のいずれかに基いた制御盤のSCCR(Short-circuit current rating)
a. ListedおよびLabeledされた製品のSCCR
B. 承認されている方法に基いて確定したSCCR
注:ANSI/UL508A、産業用制御盤規格、SupplementSBが承認されている方法のひとつです。Article 409では制御盤にSCCRの値を表示することを要求しています。

SCCRとは何か？

制御盤にはブレーカ、コンタクタ、サーマルリレーなど色々な機器が主回路に接続されています。これらの機器は、それぞれ短絡電流に耐えられる値をもっています。この値をSCCRと定義しています。たとえば、ブレーカの定格遮断容量が65kA／480Vであれば、このブレーカは65kAの短絡電流を遮断することができるので、短絡電流に耐えられる電流であるSCCRは65kAになります。コンタクタやサーマルリレーは最も定格使用電流の小さい9Aクラスでは、耐えられる短絡電流としてSCCRは5kAです。このように、それぞれの機器によってSCCRの値は異なっています。

制御盤に表示するSCCRは、主回路に接続されている各種機器のSCCRの値の最も小さい値になります。

SCCRの表示を要求している本来の目的は？

NFPA 70 Article 409の要求事項は制御盤にSCCRの値を表示することですが、本来の目的はただ単にSCCRの値を表示することではありません。

上述したように、制御盤の主回路に接続されている各種機器のSCCRは異なっています。

一方、その制御盤の主回路で短絡事故が発生した場合、そこに流れる短絡電流は推定短絡電流と呼ばれており、その制御盤が設置されているところの推定短絡電流は計算により算出することができますが、設置される場所でその値はまちまちです。

その結果、短絡事故が発生した時に、制御盤内の主回路に接続されている各種機器がどのような状態(発火や二次短絡または被害なしなど)になるかは、実際に短絡事故が発生しないとわかりません。つまり、現状の制御盤で短絡事故が発生すると、主回路に接続されている機器から発火したり、二次短絡を起こしたりするリスクがあります。

このようなリスクを排除するためには、制御盤のSCCRの値がそれを設置する場所の推定短絡電流よりも大きいことが条件になります。

具体的には、機械を購入するエンドユーザーがその制御盤を設置するところの推定短絡電流を機械メーカーへ連絡し、機械メーカーは推定短絡電流よりも大きいSCCRの制御盤を納入することになります。

このようにすることにより、いままで短絡事故が発生した時に介在していたリスクを排除することができ、より安全な設備を構築することができます。SCCRの値を表示する目的はこのように、より安全な設備を構築するところにあります。

機械メーカーにとっての問題点と対応方法は？

このような要求事項に対応するうえで、機械メーカーにとっては、次のような問題が想定されます。

問題点1
機械メーカーがエンドユーザーから推定短絡電流の値を入手して制御盤を設計することになりますが、その推定短絡電流が数十kAと大きい場合、今まで使っていた機器のSCCRの値が小さいために従来採用していた機器が使えないという問題が想定されます。

問題点2
一般販売している機械は、エンドユーザーを特定できないためにエンドユーザーから推定短絡電流の情報が得られません。従って機械メーカーにとっては、できるだけ大きなSCCRの制御盤を製作せざるをえませんが、その場合も、同様に部品選定の問題が想定されます。

解決策

この問題を解決するためには、SCCRの大きな機器を選定すれば解決します。しかし、2.2kW／200Vのモータ用のコンタクタは、通常であれば9Aクラス(SCCRは5kA)になりますが、その代わりにSCCRの大きな80Aクラスの(SCCRは10kA)コンタクタを選定することになり、現実的な解決策にはなりません。

SCCRの値を大きくする方法として、NEC2005では
b. Short-circuit current rating established utilizing an approved method Information Note: ANSI/UL508A,-Standard for Industrial Control Panels, Supplement SB, is an example of an approved method.

訳
B. 承認されている方法に基いて確定したSCCR ANSI/UL508A、産業用制御盤規格、SupplementSBが承認されている方法のひとつです。

MC(コンタクタ)およびOLR(サーマルリレー)は機器単品としてはSCCRが5kAですが、ブレーカと組合わせたSCCRは65kAになります。そして、この組合わせはULから認定され、ULに登録されています。このようにULから認定された組み合わせの機器を選定することにより、従来と同様の機器でありながら、大きな推定短絡電流に対しても対応できます。

NFPA70を適用している州

各州の詳細は以下(NFPAのHP)より、リンクが設定されています。