工場の現場にある制御盤で過ごしたことがある方なら、リレーやコンタクタ、その他のオートメーション機器の制御・電源供給に24Vの直流電力が使われていることに気づいたかもしれません。オートメーション業界では、この24VDCを低電圧電力と信号伝送の標準として採用していますが、なぜこの電圧、そしてなぜ直流なのでしょうか？24VDCがこれほど多様な用途に使用できるほど特別なのはなぜでしょうか？この記事では、24 VDC を使用するさまざまな理由を検討し、この標準を制御パネルで使用される他の電圧と比較します。制御盤内の安全性オペレータだけでなく、制御盤内の機器も安全でなければなりません。これらの機器を安全にするための一つの方法は、超低電圧（ELV）と呼ばれる電圧範囲を使用することです。ELVとは、120VDC未満かつ50VAC未満の電圧です。この範囲の電圧であれば、誰かが身体で回路を遮断した場合でも、感電する可能性が低いと考えられています。超低電圧の分類は、IEC 60038および英国IETによって定義されています。これが、24 VDC を選択する最初の理由です。より安全な作業環境が実現します。電圧降下学校で電気理論の授業を受けたり、オンラインで動画を見たりしたことがあるなら、電圧、電流、抵抗の関係を定義するオームの法則について学んだことがあるでしょう。電圧降下とは、電流が抵抗を流れることによって失われる電圧の量であり、抵抗の一般的な発生源はケーブルの長さそのものです。ケーブルが長くなるほど回路の抵抗が大きくなり、電圧降下も大きくなりますケーブル抵抗を減らすには、ケーブルの断面積を増やす（基本的には、より大きな直径のケーブルを使用する）必要がありますが、これはコストがかかり、高屈曲状況では実用的ではありません。もう一つの方法は、電圧を上げることです。これにより、負荷に必要な電流が減少し（電圧、電流、電力の関係を説明するワットの法則によって証明されています）、電圧降下も減少します（オームの法則によって証明されています）。研究の結果、エンジニアは、太い電線を使用せずに比較的長いケーブル配線に対応するには 24 ボルトが最適な電圧であると判断しました。騒音環境騒音の多い産業環境とは、可聴ノイズではなく電気ノイズを指します。VFD、サーボドライブ、または大型コンタクタを備えた機器は、電気システム内で大きな電気ノイズ（EMI）を発生します。制御電圧が5VDCなど低い場合、この電気ノイズによって受信デバイスがトリガー信号と誤認識する可能性があります。制御レベルが 24 ボルトの場合、電気ノイズが制御信号を模倣するほどの振幅に達する可能性は低くなります。では、「なぜ制御電圧をさらに高くして、ノイズや電圧降下の影響を受けにくくしないのか」と疑問に思う人もいるかもしれません。これは事実ですが、安全ではない（非ELV）120 VDC レベルに近づくと、感電の危険が生じ始めます。リレーボードに接続された24VDC電源。画像はUnsplashより提供なぜDC？電気システムには、交流（AC）と直流（DC）の2種類の電圧があります交流システムでは、電流の方向が正と負の間で切り替わりますが、直流電流は（従来通り）正から負への一方向のみに流れます。交流電圧の周波数が交流であるため、システムによって感電した場合に危険となります。交流電圧は、低電圧であっても、筋肉のけいれんや心拍リズムの乱れを引き起こすことが知られています。AC電圧のもう一つの問題は、現代のほとんどの制御装置（PLC、VFDなど）が、DCのみで動作する半導体デバイスを用いて動作することです。キャビネットの電源がACの場合、これらの制御装置はそれぞれAC-DCコンバータを内蔵する必要があり、コストが増加します。その代わりに、DC変換は一度だけ行われるため、すべての半導体デバイスにとってメリットがあります。安全性と設計効率の理由から、低電圧制御および信号伝達の業界標準として DC 電圧が選択されています。ACを使用する場合DC は標準電圧ですが、AC が使用できないというわけではありません。大型負荷装置大型負荷を制御する必要がある状況では、24VDCでは電流が大きすぎるため、異なる制御電圧を使用する必要があります。そのため、大型モーターコンタクタの中には、120Vまたは220VACを使用するものもあります。この電圧はモーター制御盤内で既に利用可能なので、大型の制御にはこの電圧を使用するのが理にかなっていますスペースとコストの節約AC制御電圧を使用するもう一つの理由は、制御盤内に電源を設置するスペースが十分にない場合です。主電源を24VDCに変換する必要があり、電源を設置する物理的なスペースがない場合は、ACコンタクタの検討が必要になる場合があります。また、DCを必要とする制御機器がない場合は、電源を省略してACリレーやソレノイドを使用する方がコストが安くなる場合があります。標準化ソフトウェアやプログラミング言語と同様に、標準化が成功の鍵となります。電気業界では制御電圧を24VDCに標準化しています。つまり、あるメーカーのPLCを中国製、別のメーカーのI/Oブロックをブラジル製として購入しても、どちらも24VDCで動作します。標準化により、設計者やエンジニアはさまざまな電源を探したり、正しい電圧を使用していることを確認したりする必要がなくなるため、時間を節約できます。制御盤内の接触器間の電圧測定。画像はUnsplashより提供電圧：単なる任意の数値ではないご覧のとおり、信号伝達とデバイスの制御に 24 ボルトを使用する理由は多数あります。24 VDC は安全に作業でき、ノイズの多い環境でも信頼性が高く、長距離でも使用できます。AC電圧を使用する必要がある状況もありますが、ほとんどの場合、24VDCなどの制御電圧を使用することをお勧めします。電気部品を扱う際は、必ずドキュメントを読み、デバイスに必要な電圧供給を確認してください。
