インバータで漏電ブレーカーが落ちる?感度を上げるな!誤動作を防ぐプロの正解

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「試運転でインバータを回した瞬間、バチン! またブレーカーが落ちた……」 「絶縁抵抗を測っても無限大(∞)。どこも悪くないのに、なぜ?」

FA(工場自動化)の現場で、多くのエンジニアが一度は通る道、それが「インバータによる漏電ブレーカー(ELCB)の不要動作(トリップ)」です。焦った現場では、よくこんな指示が飛び交います。 「とりあえず、感度電流を30mAから100mAに変えとけ!」

結論から言うと、安易に感度を上げるのはNGです。「高調波対応品への交換」と「保護協調(回路分割)」がプロの正解です。

……そう聞いて、「えっ、専用の高いブレーカーを買うの?」と思った方。 実は、一番安い「標準ブレーカー」であっても、最新モデルなら「30mAのまま」誤動作を防げる機能が標準装備されていることをご存知ですか?


目次

なぜ「100mA」や「200mA」の設定があるのか?

前回の【基礎編】で、「人間は30mAで心室細動を起こす危険がある」と解説しました。 「じゃあ、世の中にある100mAや200mA、あるいは500mAの漏電ブレーカーは何のためにあるの? そんなの使ったら危ないんじゃない?」 そう思いますよね。

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【図解】漏電ブレーカーの仕組み!行き帰りの電流差と「アースなし」の恐怖 漏電ブレーカーはなぜ落ちる?仕組みは「行き帰りの電流差」にありました。ZCTの働きと、感度30mAの理由を解説。アース線がないと「人間が感電して初めて切れる」という恐怖のメカニズムを解き明かします。

結論から言うと、100mA以上の設定は「直接、人を守るため」ではありません。 主な目的は、以下の2つです。

① 「全停電」を防ぐ(保護協調)

もし、工場の大元(主幹)も「30mA」、末端の機械も「30mA」だったとします。 末端で漏電が起きた時、運が悪いと大元のブレーカーも一緒に落ちて、工場全体が真っ暗になってしまいます。 これを防ぐために、大元はあえて鈍感(100mAや200mA)にし、時間も少し遅らせて切れるように設定します。 「まずは末端のお前が切れろ、ダメなら俺が切る」という親子の連携プレー(保護協調)のためです。

② 「漏電の足し算」による誤動作を防ぐ

パソコンやインバータ機器は、正常でもわずかに漏電(常時漏洩電流)しています。 1台なら数mAでも、10台、20台と集まると、合計で30mAを超えてしまいます。 大元のブレーカーが30mAだと、「故障してないのに落ちる」というトラブルになるため、やむを得ず設定値を上げます。

【重要】 つまり、人が触れる可能性のある末端の機器には、原則として「30mA」の高感度な漏電遮断器を使わなければなりません。 「よく落ちるから」という理由だけで、末端のブレーカーを100mAにするのは、命綱を切るのと同じ行為なのです。


なぜインバータは「漏れる」のか?

「でも、30mAだと落ちるんだよ!」という現場の悲鳴。犯人はインバータです。 なぜインバータは、正常なのに電気を漏らすのでしょうか?

高速スイッチングによる「高周波」の仕業

インバータやサーボアンプは、モータの速度を変えるために、電気をものすごい速さで「ON/OFF」しています(PWM制御)。

この時、高い周波数(高調波)のノイズが発生します。

電線と地面の間には、目に見えないコンデンサ(静電容量)が存在するため、高周波の電気はそこを通ってアースへダダ漏れします。 これは故障ではなく、物理現象(仕様)です。

古いタイプや汎用の漏電遮断器は、この高周波ノイズを「うわっ、大量に漏電してる!」と勘違いして、トリップさせてしまうのです。

インバータ回路における高周波漏れ電流の発生メカニズム図解。インバータからモーターへの配線やモーター内部に存在する浮遊容量(C成分)を通じて、高周波

※ここでの「高調波」について
厳密にはインバータのスイッチングによるノイズは「高周波(数kHz~)」に分類されますが、漏電遮断器のカタログや現場用語では、これらを含めて「高調波対応」と呼ぶのが一般的です。本記事でも、カタログ表記に合わせてインバータのスイッチングノイズ対策品を「高調波対応品」と呼称します。


解決策:「mA」を上げる前に「カタログ」を確認せよ!

では、どうすればいいのか? 「感度(mA)を上げて安全性を捨てる」か、「誤動作に耐えながら使う」か? いいえ、第3の選択肢があります。

「高調波・サージ対応形(インバータ対応)」の機能を持ったブレーカーを使うことです。

実は「標準品」でも対応しているかも?

一昔前までは「インバータ専用の高いブレーカー」を買う必要がありました。 しかし、技術は進化しています。 三菱電機の公式FAQによると、「現行漏電遮断器のほとんどが高調波・サージ対応形」となっています。 なんと、一番安価な「経済品(Cクラス)」であっても、今のモデル(WS-Vシリーズ)なら標準で高調波対策がされているのです。

「じゃあ、盤についているこれは大丈夫?」 本体の見た目や、なんとなくの記号だけで判断するのは危険です。

確実な方法はただ一つ。 「型式(形名)をスマホで検索して、メーカー公式の仕様表を見る」ことです。

仕様表の「特長」や「機能」の欄に、「高調波・サージ対応」という文字があるかを確認してください。 もし、20年以上前の古いブレーカーで、この表記がなければ、それが誤動作の犯人である可能性大です。

対策の結論: インバータ盤でブレーカーが落ちる場合、感度電流(mA)をいじる前に、まずは型式を検索してください。 もし古いタイプなら、「現代の標準品」に更新するだけで、30mAのままピタリと誤動作が止まることがよくあります。

賢いフィルター機能

  • 人間にとって危険な電気: 商用周波数(50/60Hz)。心臓に直撃します。
  • 誤動作の原因(ノイズ): 高周波(数kHz〜)。

対応品は、内部にフィルターを持っており、「インバータ特有の高周波ノイズは無視」し、「人間が感電した時の50/60Hz成分だけ」を検知します。 これなら、インバータ回路であっても「感度30mA」のまま、誤動作(トリップ)を防ぐことができます。

比較項目標準型(一般型)インバータ対応型
高周波ノイズへの反応敏感に反応してしまう
(不要な遮断=誤動作が起きやすい)
鈍感(無視する)
(フィルターで除去するため誤動作しにくい)
危険な漏電(50/60Hz)確実に検知して遮断する確実に検知して遮断する
(安全性能は変わらない)
内部の仕組みZCTからの信号をそのまま判定ローパスフィルターを通してから判定
主な用途照明、ヒーター、一般動力などインバータ制御のモーター、エアコン、溶接機など
漏電ブレーカー比較表:標準型 vs インバータ対応型
インバータ対応型漏電遮断器のフィルタ機能図解。ZCTからの入力信号に対し、ローパスフィルタ回路が高周波ノイズのみをブロックし、危険な50/60Hzの漏電成分だけを漏電検出回路に通してトリップ判定を行う仕組み。

それでも落ちるなら? 最後の切り札「回路分割」

「最新の対応ブレーカーに変えた。それでも30mAで落ちる!」 もしそんな状況なら、それは誤動作(ノイズ)ではありません。「正常な漏れ電流」が許容量を超えている(漏電の足し算)が原因です。

インバータ対応ブレーカーといえど、魔法ではありません。 高周波ノイズはカットできますが、機器が持っている「正常な漏れ電流(50/60Hz分)」までは消せません。 例えば、インバータ1台につき1mA漏れているとしたら、30台繋げば合計30mA。どうあがいてもブレーカーは落ちます。

この場合の解決策は、設計(回路構成)を変えるしかありません。

プロの常識「保護協調(セレクティブ)」とは?

機械がいっぱいあるライン設備では、以下のような「親子の使い分け」をするのが設計のセオリーです。

  • 親(メインブレーカー):感度 100mA ~ 200mA
    • 役割: 工場全体を火災から守る。
    • 設定: あえて感度を鈍くし、動作時間も少し遅らせる(時延形)。
    • 狙い: 「ちょっとのことでは俺は落ちない。まずは子供(末端)に任せる」という構えです。
  • 子(分岐ブレーカー):感度 30mA
    • 役割: 作業者の命を守る(人命保護)。
    • 設定: インバータ3~5台ごとに小分けにして設置。
    • 狙い: 漏れ電流を分散させて30mA以下に抑える&漏電した箇所だけをピンポイントで遮断する。

「全停電」を防ぐ最強の布陣

もし、メインも30mA、分岐も30mAだとどうなるか? 末端で漏電した瞬間、運が悪いとメインも一緒に落ちてしまい、正常なラインまで全停止(全停電)してしまいます。

「人は30mAで守る(分岐)」 「ライン全体は100mAで守る(メイン)」 この二段構え(保護協調)こそが、安全と稼働率を両立させるプロの設計です。

漏電ブレーカーの保護協調(セレクティブトリップ)の構成図。主回路に時延形100mA、分岐回路に高速形30mAを設置することで、漏電発生時に末端の分岐ブレーカーだけがトリップし、健全な回路や主電源は落ちずに稼働を続ける仕組み。

設計の分かれ道:コストか、稼働率か?

最後に、現場で実際にどう使い分けるべきか、2つのパターンで整理しましょう。

パターンA:小規模・単独装置(コスト優先)

ポンプ盤や単独のコンベアなど、「万が一止まっても、工場全体への影響が少ない」場合です。

  • 構成: 主幹 30mA のみ(または分岐も30mA)。
  • メリット: ブレーカーの数が減るため、盤が小さく安く作れる
  • デメリット: どこか一箇所でも漏電すると、盤全体が全停電する。
  • 適用: 補助設備、単独機、予算が厳しい小規模盤。

パターンB:ライン設備・重要設備(稼働率優先)

自動化ラインや、インバータ・PCを大量に使う「止めてはいけない」設備です。

  • 構成: 主幹 100/200mA(親) ➡ 分岐 30mA(子)× 複数。
  • メリット:
    1. 停電範囲の極小化: 漏電した箇所のブレーカー(子)だけが落ち、健全な他の回路は動き続ける。
    2. 漏れ電流の分散: 子ブレーカーごとにインバータを分散させれば、個々は30mA以下に収められる。
  • デメリット: ブレーカーの数が増えるため、コストと盤スペースが必要
  • 適用: メインライン、重要プロセス、高機能な制御盤。

結論: 「とにかく安く」と言われたらAですが、「止まったら困る」「インバータが多い」なら迷わずB(保護協調)を選びましょう。あとで「すぐ落ちるから何とかしろ」と呼ばれて改造するほうが、よほど高くつきますから!

まとめ:技術で解決しよう

  • 100mA/200mAは、主に「設備の保護(火災防止・全停電防止)」が目的。人命保護用ではない。
  • インバータが落ちるのは、高周波漏れ電流が原因。
  • まずは「対応品」か確認: 型式をググって、高調波・サージ対応(標準品でもOK)か確認する。
  • ダメなら「回路分割」: 台数が多すぎる場合は、分岐回路を増やして漏れ電流を分散させる。
  • メインは「100mA」でOK: 末端(人が触る場所)さえ30mAなら、大元は鈍感にして「全停電」を防ぐのが正解。

「落ちるからとりあえず100mA」ではなく、「まずは対応品か確認。ダメなら回路分割」という手順を踏むのが、プロのエンジニアです。

次回は「そもそも海外の装置には漏電ブレーカーが付いていない!? 日本の常識が通じない理由」について解説します。お楽しみに!

「漏電ブレーカー」と「アース」の世界(全3回)

このブログでは全3回にわたり「漏電ブレーカー」と「アース」について基礎から実践、海外編を解説をしています。

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