トロイダルトランスが原因での危険性に関して

Question

全くの素人です。

工場で火災が発生しました。火元にあるのはＬＥＤ調光用のユニットと関連する電線類だけです。

監視カメラ画像ではこのユニット近傍で突然小さな火の玉が発生してこれが落下し、下部にあった樹脂の板に引火することで火災に至っています。

残っている同タイプのユニットをメーカーで持ち帰り、過負荷試験等を行っていますが、発火には至りません。

個人的に調べて一番可能性があるものでブレーカの作動に影響が少なさそうな部位としてトランスに着目しています。

・回路は２００ｖの電流が一次側供給され、ユニット内の端子盤で接続、その後電線が3回路に分岐されて子ブレーカにそれぞれ接続

・そのうち2回路はＬＥＤ用の基盤に行き、1回路はＬＥＤ基盤に行く間に１２５ｖコンセントをかませています。

・このコンセントから１２５ｖ用差し込みと電線を経由してトロイダルトランスに接続

・２３０ｖから８ｖに変圧する商品で、どうも磁束低減のために最外周に銅線を一巻きしてあるようです。

・ここで変圧し、ブリッジダイオードでＡＣ/ＤＣ変換し、コンデンサをかませた上で２つに分岐させ、一つはＬＥＤに点灯やその強さを指示する基盤へ、もう一方は冷却ファンにつながります。冷却ファンは途中でサーモスタットをかませています。

・ＬＥＤは定時に運転が切り替わる設定で、火災の差異は切り替わる時間に全ＬＥＤが消灯の設定です。

・そして消灯の20分後に火災が発生しました。

素人的に感じているのは、何かのパーツが不具合でスパークや加熱して火災になったのではない。（スパーク痕無し、加熱すれば子ブレーカ又は元のブレーカが落ちるらしい）

よって、トランスが発する磁場あるいは近傍の電流が更に影響してマイクロ波が発生する可能性はないのか。これが樹脂の函体あるいはユニット内の樹脂を加熱して発火させた可能性はないか。ということです。

どなたか詳しい方のご連絡をお待ち申し上げます。

Answer

>トランスは国内メーカーの商品ですが、それがどこで製造されているかは確認できません。
これはメーカに確認した方が良いでしょう
そもそも国産品で２３０Ｖなんて中途半端は無い　＜かなりの確率で中国製と思う
http://www.yamabishi.co.jp/worldvoltage/denatsu.htm

輸出仕様なら無い事も無いが、、、
http://www.swallow.co.jp/products4.php
http://www.e-aiharadenki.co.jp/standard.html
トロイダルトランスの輸出用が見つかりません

つまり、日本製でないどこかの国の粗悪品である確率は高いように思う

＞加熱すれば子ブレーカ又は元のブレーカが落ちるらしい
トランスが過熱焼損してもブレーカが飛んでくれるとは限りません
多くの場合、少々焼け焦げたくらいでブレーカが飛ぶことは有りません
ブレーカが飛ぶ時はトランスから出火した後になります

普通のブレーカの正式名称は「配線保護用遮断器」です
判り易く言うと
「トランスが焼損して内部ショートした時に、配線が焼損する前に飛ばすもの」
本件でＬＥＤ照明は焼損したようですが配線は焼損しましたか？　＜それが問題
配線が焼損していないなら、ブレーカは正常です

Answer

＞トランスが発する磁場あるいは近傍の電流が更に影響してマイクロ波が
＞発生する可能性
前の回答者さんが示していらっしゃるとおり、マイクロ波が発生して火元と
なる可能性はゼロと考えていいと思います。

ＬＥＤ調光用のユニットの中のプリント基板には、AC100V or AC200Vの回路
が直接引き込まれているのでしょうか？ そうだとすると、何らかの劣化が
原因で、基板上にトラッキングが発生して、火元となる可能性があります。
また、銅箔パターンに大電流を流すような設計では、はんだ付け部が劣化す
ると異常発熱を起こす事があります。

トランスは、鉄心と銅線で構成されているので、相当に激しい燃焼があっても
燃え残る筈ですが、残骸も見あたらないのでしょうか？
トランスは、周辺回路できちんと保護できるように設計しておかないと、
過負荷→過熱→レヤーショート→地絡・焼損のような経過で事故拡大する
ことがあります。

同タイプのユニットをメーカーが持ち帰って試験したが、燃焼するような
ことはなかったとのことですが、それだけで疑いが晴れたことにはなりま
せん。修理を繰り返さないと使えないような程度の設計しかできない技術
力のメーカーでは、事故解析は無理なのでしょう。

ご質問の主旨から逸脱しそうですが、このユニットの使用中止をお勧めした
いと思います。どうしても使い続ける必要性があれば、万一出火しても
外部に延焼しないように、金属製の箱に収容するなどの防火対策をお考え
になった方がいいと思います。

＞・そのうち2回路はＬＥＤ用の基盤に行き、1回路はＬＥＤ基盤に行く間に
＞１２５ｖコンセントをかませています。

＞・このコンセントから１２５ｖ用差し込みと電線を経由してトロイダルト
＞ランスに接続

＞・２３０ｖから８ｖに変圧する商品で

疑問1：125Vコンセント
　配線器具としての定格電圧が125Vであって、実際に使っている電圧は
　100Vだと思いますが、宜しいでしょうか？

疑問2：230Vから8Vに変圧する商品
　100Vの商用交流電圧を、単純に変圧して、LEDの駆動に必要な電圧を得よ
　うするのであれば、230Vの様な電圧仕様のトランスは使わない筈ですが、
　何か特別の事情があるのでしょうか？

疑問3：トランスの容量・寸法が不明なこと
　点灯するLEDの容量（電圧・電流）と、トランスの容量（物理的な寸法）
　は、常識的な関係でしょうか？一般的にトロイダルトランスは、EIコアの
　トランスに比べて価格が高いので、特別な目的が無ければ使わないと思い
　ます。何でトロイダルトランスなのでしょうか？ 負荷容量に比べて、著
　しく小さいトロイダルトランスとしたら、電流検出用のカレントトランス
　を考えてみたくなります。
　電流検出用のカレントトランスであれば、火元となる可能性はごく小さい
　と考えます。

＞個人的に調べて一番可能性があるものでブレーカの作動に影響が少なさそ
＞うな部位としてトランスに着目しています。

＞加熱すれば子ブレーカ又は元のブレーカが落ちるらしい

どのような故障を想定して、どのような保護手段を設けたのか、設計意図は
メーカーしか把握していないと思います。前に書いたとおり、技術力のない
メーカーだとすると、想定する故障と対応する保護手段について十分な説明
ができない可能性が大きいと思います。

ご自身で事故原因を追及することは難しそうに思いますが、その必要がある
ならば、想定する事故と、それに対する保護の考えかたを聞き出すことが
最初のステップのように想像します。

Answer

ＬＥＤ調光用ユニットのメーカーさん

消防署が認知した火災なら、証拠物件には触れられないはずが、通報無し?
通報すると専門機関の原因解明がなされるはずで、その方が望ましいと思います。
損害はほぼ無いので本件の追及は軽くとも、他にも及ぶリコール案件なら正直が勝ち。

＞トランスが発する磁場あるいは近傍の電流が更に影響してマイクロ波が発生する可能性は、、

ありえません。ケータイ・スマホは発生させるが発火に至る出力には全く足らず、途中のＩＣからも浸水の悪さなど稀なのでほぼ電池不良。

したがって

＞何かのパーツが不具合でスパークや加熱して火災になった・・・・

そこまで進んでいたとは存ぜず、失礼しました。

やはり焼けた現物の調査が何より。一般家電でないから調べないとは当局に不審感いだきます。
調査には然るべき機器、最低Ｘ線透過（同時に粗い元素分析も可能）が必要。
これは県単位にある工業技術試験場にあります。
現物が失われても、基板の同ロットがあればこれで調べられるが、稀な不具合なら引掛かからないかも。

いずれにしろ個人プレイでは無理で専門家集団が必要です。後追いに嫌気がさすのも無理からぬことで、仕事の位置付けをしっかりやる必要。

Answer

初見のかたなので簡単に

トロイダルトランスで変圧されるのは商用電源の50/60Hzですか
それともインバータ等で励起された数十kHzの波形でしょうか？
商用電源だとマイクロ波等は考えにくいですね。

それよりも経年変化による鉄損増大による発熱等の方が考えられるかと。

製品が中国製とかならあきらめましょう。（受入検査を厳格化するしかない）

いままでの基板事故例では
プリント基板の腐食とか半田付けが適当とか再現性が無い故障例が多いです。

もしトランスが国内メーカーの商用電源仕様でしたら
周囲の電子回路起因である確率のほうがずっと高いと思います。

>本ユニットは実は不具合が多く、何度も調査と修繕を繰り返しており、最終的には何らかのパーツを交換するために現場ではんだ付け作業も行っています。

実はリペアがらみの不良は非常に多いです。

200Vとか電力線電圧を使う基板ではパターン間リークを減らすため
基板に絶縁レジストとかを塗って耐圧と湿度対策をしている場合がありますが
知識が無い人がリペアやると必要な部分のレジストをはがしてしまい
（故障した部品を外すのが下手な人はドライバーでこじったりする始末）
その場で一見動いているようでも
埃などが乗って湿気を含むと誤動作したり発熱したりします。

また足りなくなったプリント配線部分を単線で適当に繋いだりされると
インダクタンスなどが増加して回路の設計許容範囲から外れ
LED照明用のインバータ定電流回路では部品が発熱しても不思議ではありませんよ。

プチ追記

大きめの部品をリペアするときに半田ごてやバーナーなどを必要以上に使うと
故障した周囲の部品まで熱で劣化する場合もあります。

比較的熱に弱いのは
コンデンサ（85℃,105℃)
半導体IC（125℃,150℃）
などです。

トロイダルトランスと火災の関係について