測定器の絶縁と安全


絶縁とは何か?

  • 絶縁(insulation)電気的に導通していない状態

  • 測定器での絶縁は主に以下の2つ:
    1️⃣ 測定端子と筐体アース(電源系)間の絶縁
    2️⃣ 複数の測定端子間(チャネル間)の絶縁

  • 絶縁により:

    • 感電事故防止

    • 短絡事故防止

    • 浮遊電位測定の実現

    • 接地ループノイズ防止


なぜ絶縁が必要か?

理由 内容
感電防止 測定対象と筐体の電位差で感電リスクが生じるため
測定対象の保護 接続ミスによる短絡を防止
機器内部回路の保護 過電圧・過電流から入力回路を守る
ノイズ対策 接地ループ・コモンモードノイズの抑制

測定器の主な絶縁ポイント

絶縁部位 説明
測定入力絶縁 測定端子と筐体アース間を絶縁
チャネル間絶縁 多チャネル機器で各チャネル間を絶縁
電源絶縁 AC電源入力と内部回路間を絶縁(トランス絶縁)
通信ポート絶縁 USB、LAN、RS-232などの通信ライン絶縁

安全規格における絶縁要件

規格 主な対象 絶縁要件例
IEC 61010-1 試験・測定機器 基本絶縁、強化絶縁、沿面距離、耐圧試験
IEC 61010-2-030 多機能測定器 入力端子絶縁、誤挿入保護
IEC 61010-2-033 DMM専用規格 電圧入力絶縁、過電圧保護設計
IEC 60601 医療用測定器 非常に高レベルな絶縁要求(人体保護)

測定器の絶縁構造の分類

絶縁種類 内容
基本絶縁(Basic Insulation) 通常使用に対する最低限の絶縁 DMMの入力絶縁
補助絶縁(Supplementary Insulation) 故障時の追加保護 多重絶縁構造
二重絶縁(Double Insulation) 基本+補助の組合せ クラスII機器(樹脂筐体機器など)
強化絶縁(Reinforced Insulation) 単一絶縁で高耐圧を確保 医療機器、安全設計品

測定器の安全レベルに影響する要素

要素 重要性
入力端子の耐圧 CAT規格により分類(CAT II, III, IV)
絶縁バリアの配置 入力系統と内部回路の分離設計
保護回路の有無 ヒューズ、TVS、MOV、クランプ回路
クリアランス・沿面距離 高電圧耐性に直結

絶縁と安全に強い測定器の例

測定器分類 絶縁特性
DMM 測定端子が筐体アースから絶縁(標準設計)
ハンディDMM バッテリー駆動により筐体全体が浮遊(安全性高)
アイソレーションアンプ 入力-出力間完全絶縁
絶縁型オシロスコープ チャネル間、筐体間すべて絶縁
データロガー 多チャネル絶縁が可能

絶縁が不十分な場合の主な事故例

事故例 原因
オシロスコープGND短絡事故 BNCシールドの接地不理解
電流測定端子誤接続事故 電圧印加でヒューズ・回路破壊
接地ループノイズ GND多点接続による循環電流
感電事故 絶縁不良の機器接触

一言でまとめると:

測定器の絶縁は「使用者の命を守るための設計」と「測定品質を守るための設計」の両面がある。
適切な絶縁が測定器安全設計の中心。

最後に: SIGLENT SHS1000X の簡単な紹介

  • 完全絶縁型のオシロスコープ

  • 測定端子は他チャネル・筐体アース・電源回路すべてから絶縁

  • 各チャネルが独立してフローティング測定可能

  • 高電圧系統(CAT III 600V / CAT II 1000V)対応

  • バッテリー駆動で現場保守や安全測定に非常に適している

高電位差の安全な現場測定が必要な場合に非常に有効な機種