DC24V系　短絡？地絡？トラブル！

Question

教えて下さい。
以前、このような電気トラブルが発生しました。
DC24V制御盤でブレーカーが落ちました。
そこには光電センサー、近接センサーなどがたくさんありましたが私は、どのセンサーが悪いのか解りませんでした。そこへ電気保全マンの方に来ていただきました。光電センサーには、+24V・－24V・入力線がつながっており、近接センサーには－24V・入力線がつながっていました。
結果を言いますと光電センサーの+24Vが短絡？地絡？していました。
光電センサーを交換して復帰しました。保全マンの方の作業を見ていたのですが、
迷わず+24Vの調査していました。私もその場で聞けばよかったのですが、なぜ保全マンの方は+24Vを調査したのでしょうか。－24Vが短絡？地絡？してもブレーカーが落ちることは無いのでしょうか。アドバイスお願いします。

Accepted Answer

書き方が独特なので、2通りに受け取れます。

1つ目の受け取り方として+24V、24Vという表記は通常は基準電位点(＊)に対する電位差(=電圧)を表します。
つまり、基準として0Vとなる点から+24Vの出力と-24Vの出力を持つ両電源と呼ばれる構成です。
(なので+24Vの点と-24Vの点の電位差は48V)
オペアンプなど、アナログ信号の変換・増幅を行うときによく使われますが、制御系ではほとんど見かけません。
＊：基準電位点はグランド(略してGND)とか、コモン(Common 共通のという意味 略してCOM,COMM)として表記されることが多いです。

2つ目の受け取り方は、+24Vが24V電源の+側端子、-24Vが24V電源のー側端子を指すというものです。
こちらは、一般には、まず、使われません。
(この場合は、+24Vの点と-24Vの点の電位差は24V)

今回は2つ目の受け取り方を意図しての質問として回答します。

一般的な構成では24V電源の-側端子を基準電位として扱い、さらに基準電位を接地(アース)し、回路の基準電位を確定します。
こうすることで、
　24V電源の+側端子：アースに対し+24V
　24V電源の-側端子：アースに対し0V
となる構成となります。
この場合、電圧がかかっているものがアースされたものと接触することを示す地絡は、24V電源の+側端子しか起こらない状態です。(-側端子はそもそもアースにつながっているので)

次に短絡や地絡の判別ですが、近接センサーの方は構造上、短絡、地絡が起こりません。
今回の近接センサーのような線が2本しかないものを2線式と呼びます。
これはある種のスイッチのような動作をしていて、近接センサーのでれば、金属が接近すると2本出ている端子(線)が導通します。
ですので、センサーがこわれて、端子間が短絡しても、ブレーカーが作動するような大きな電流は流れません。
センサー検出の仕方は省力します。プルアップ回路で調べてください。
https://qiita.com/nishiwakki/items/e921d44a00a37c72979c

光電センサーの方は3線式と呼ばれるもので、内部に電子回路を持っていて、電源供給、出力、基準電位の3本構成となります。
電源供給線と基準電位線の間の電圧を使い、内蔵回路を動かし、出力線と基準電位線の間の電圧や導通を制御します。
なので、内蔵回路が破損し、短絡すれば、電源供給線と基準電位を導通させてしまい、大電流が流れます。
よって、こちらの故障ではブレーカーが作動する場合があり得ます。
　
なので、保全の方は光電センサーを交換したのです。

Answer

＞なぜ保全マンの方は+24Vを調査したのでしょうか。
+24Vと-24Vが短絡してるからです

問題が起きるのは
+24Vと-24V間の短絡
又は
+24Vとアース（鉄骨フレーム等）間の短絡　（これを地絡と呼ぶ）
この2つのみ

＞－24Vが短絡？地絡？してもブレーカーが落ちることは無いのでしょうか。
-24Vとアース（鉄骨フレーム等）が短絡しても何も変わりません
極めて稀な事例で－２４Ｖとアースの短絡が異常となる場合も有りますが
あくまで極めて稀な事例でなので普通は無視して構わない
所謂、杞憂
隣の国が攻めて来る確率よりも
天が落ちて来る確率の方が高い場合はほぼ無い

恐らくその保全マンが生存中にそのような事例に遭遇する事は無いであろう
もしかしたら宇宙人と遭遇する確率の方が高かったりして

ところで落ちたブレーカは何処のブレーカでしょう？
＞DC24Vの電源装置の1次側（商用電源側）と想像しますが、想像は現実とあっていますか？
確率的に２４Ｖが短絡しても、ＡＣ電源側１００Ｖ又は２００Ｖのブレーカは落ちません
確率的には２４Ｖ回路の分岐ブレーカ（通称ＣＰ、サーキットプロテクタ）が落ちる

Answer

直接の回答でないことをお許しください。
・「ブレーカーが落ちた」のは、DC24Vの電源装置の1次側（商用電源側）と想像しますが、想像は現実とあっていますか？
・DC24Vの電源装置には、出力電流（DC24V側）のリミッタがあり、仮に出力側が短絡しても、1次側（商用電源側）のブレーカーがトリップすることは想定しにくいのですが、本当に1次側（商用電源側）のブレーカーが落ちたのでしょうか？
・「ブレーカーが落ちた」際に、DC24Vの電源装置は故障せず、光電センサーだけを交換してシステムが復帰したのでしょうか？

いろいろ書きましたが、お使いになっているシステムの全体像が分かれば、保全マンの方の判断の根拠が分かるかもしれません、

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