Clause 3 – How to understand the definition of “protective extra-low voltage circuit”

protective extra-low voltage circuit: earthed circuit operating at safety extra-low voltage which is separated from other circuits by basic insulation and protective screening, double insulation or reinforced insulation
NOTE 1 Protective screening is the separation of circuits from live parts by means of an earthed screen.
NOTE 2 A protective extra-low voltage circuit is also known as a PELV circuit.

The definition of this term mentions earthed circuit operating at extra-low voltage. There is controversy over the understanding of this definition. The first view is that if the secondary circuit of the transformer is directly connected to the protective earthing, the secondary circuit can be determined to be PELV. The second view is that the secondary circuit of the transformer needs to pass through a protective impedance or additional insulation before it can be connected to the protective earthing circuit, which is considered PELV. I personally support the first view.
Let me first introduce how I came to my point of view. In the case of not knowing the intention of the standard, we can indirectly deduce the intention of the standard based on the definition and requirements of a certain concept (PELV) in several versions of the standard. There is no definition of PELV in the third edition of the IEC 60335-1 standard. PELV was added in the fourth edition of the standard. There are two requirements for PELV. The first is the fourth paragraph of 27.1 of the standard, which requires “Safety extra-low voltage circuits shall not be earthed unless they are protective extra-low voltage circuits.” The standard believes that PELV can be grounded (it does not say whether it is directly or indirectly grounded). In the default principle of the entire IEC 60335-1, the external protective earthing circuit is a circuit that is allowable to be touched by the user and is not a circuit that is dangerous for electric shock. Therefore, 27.1 actually has no purpose. The requirement of clause 27.1 is to reduce the earthing requirements of SELV, so the definition of PELV is given. Second, there is a exception for exemption from earthing resistance testing for PELV circuits in 27.5. Therefore, it is reasonable to believe that the definition of PELV does not have a practical safety protection function. At the same time, the requirements of clause 22.59 of the sixth edition of the standard are also mainly for transformers with two separate secondary circuits, and some isolation is required between these two secondary circuits.
Here we need to explain that the sixth edition of the standard changed SELV to ELV in the definition of the wording, which is not a relaxation of the requirements. It is correct to change SELV to ELV because the definition of PELV has emphasized that ELV is isolated by double insulation (basic insulation and protective screening, double insulation or reinforced insulation), so there is no need to repeat the requirement of SELV.

Next, let me explain the views of different points of view.
First, the fourth paragraph of 27.1 does not specify how the PELV circuit is grounded. It can be directly grounded or grounded after protective impedance or supplementary insulation. Then, the IEC 60335-1:2020 ED6.0 version added the requirements of clause 22.59, as follows: Protective extra-low voltage circuits shall be separated by at least supplementary insulation from circuits operating at safety extra-low voltage. There are two ways to understand 22.59. One is that SELV has supplementary insulation before grounding to prevent the current on the protective earthing from flowing back into the circuit, causing the risk of electric shock. After all, there is an electric charge on the earth. In some special cases, if the potential of SELV is lower than the potential of the earth, this will form a conductive loop and cause the risk of electric shock. The second situation is that the isolation transformer has two secondary windings, one of which is a SELV circuit, but because it does not comply with clause 8.1.4, it is not allowed to be touched, and the other secondary winding corresponds to PELV, which can be touched. In this way, the purpose of clause 22.59 is to ensure that the two independent secondary windings of the transformer (the two independent windings are PELV and SELV) do not affect each other. According to the first understanding of clause 22.59, combined with the understanding of 27.1 that it cannot be directly grounded, we can conclude that SELV can only be determined as PELV after being grounded through an additional insulation.


What I personally question is whether it is necessary to consider the situation where the current is generated between the external protective earthing circuit and the internal circuit of the appliance due to the influence of the internal circuit of the appliance. In conventional products without SELV or PELV circuits, there is basic insulation between the live parts and the protective earthing circuit. Does the standard believe that this basic insulation can prevent the dangerous current between the protective earthing circuit and the internal live parts? If the answer is yes, then clause 22.59 should require basic insulation instead of additional insulation. Of course, the standard may also increase the requirements for PELV circuits, regardless of the basic anti-electric shock protection rules of class I appliances. According to common sense, the PELV circuit is already a circuit generated by isolation transformer isolation, so why is there an isolation requirement for additional insulation? What kind of electric shock risk is isolated by the additional insulation here?

IECEE has made many decisions on PELV and functional earthing, such as DSH-492, CTL PDSH 2244, CTL-OP 106.
In addition, IECEE decision – DSH-492 has the following two pictures.

To be honest, I don’t understand the meaning and basic principles of these two pictures. I personally think that even if we understand the basic principles of this picture, we cannot make a judgment based on this principle, because this decision is only for the third edition of IEC 60335-1.
In addition, IECEE decision – OSM/HA 75 also mentions the requirements of PELV, and interested readers can read it.
According to the definition of SELV and PELV in IEC 61140 standard:

There is no requirement for earthing failure of PELV, so accordingly, the grounding measures of PELV are considered reliable by the standard.
Note 1: The protective shield is to isolate the circuit from the live parts by means of a grounded shield.
Note 2: The protective extra-low voltage circuit can also be represented by the PELV circuit.

SOURCE: IEC 60050-826 regarding to SELV and PELV as below:

Similar Posts

  • 第3項「定格インパルス電圧」の定義の見方

    定格インパルス電圧: 機器の定格電圧と過電圧カテゴリから導出される電圧。過渡過電圧に対する絶縁の指定された耐力を特徴づけます。 初心者にとって、この定義の物理的な意味を理解する必要はありません。規格におけるこの電圧値の主な用途は、クリアランスの制限値を決定することです。表 15 を参照すると、定格インパルス電圧値を直接決定できます。過電圧カテゴリ(OVC)は標準IEC 60664-1から来ていると言わざるを得ません。以下の表に定義を示します。 一方、過電圧カテゴリ(OVC)については説明図があります。 On the other hand, there is a drawing to explain overvoltage category(OVC).

  • Clause 3 – How to understand the definition of “combined appliance”

    combined appliance: appliance incorporating heating elements and motors. We know that this standard mainly protects against the following five types of dangers, which are electric shock, mechanical damage from moving parts, thermal damage (such as burns), fire damage, chemical and biological damage. Generally speaking, thermal damage is caused by electric heating elements, and mechanical damage…

  • 第 3 項 – 「強化絶縁」の定義の理解方法

    強化絶縁:充電部に適用される単一絶縁。この規格で指定された条件下で二重絶縁と同等の感電に対する保護を提供します。注: 断熱材が 1 つの均質な部分であることを意味するものではありません。絶縁体は複数の層で構成される場合があり、補助絶縁体または基礎絶縁体として単独でテストすることはできません。 下の2枚の写真にあるように、左の写真は冷蔵庫の背面の写真です。左の写真は金属グリル越しに内部の基板が見えており、右の写真は内部の写真です。 PCB には充電部分があり、ユーザーがグリルに触れる可能性があります。グリルの隙間と回路基板上の充電部分の間の空気は、導電ループを形成する可能性があります。したがって、この距離は強化絶縁とのクリアランスとして決定できます。クリアランスと注意事項があるため、そして、空気ループで構成されていますが、空気ループを分離することはできず、この空気をどこでいくつかの部分に分割するかさえわかりません。ここで、2 つの点に注意する必要があります。金属グリルが接地されていない場合、グリルと回路基板の充電部分の間の空気は、強化絶縁の要件を満たす必要があります(クラス II 機器の第 8.2 項の要件に従って)。金属グリルが接地されている場合、その場合、グリルと回路基板の充電部分の間の空気は、基礎絶縁の要件のみを満たす必要があります。基礎絶縁と接地は二重の保護手段を備えたクラス I 機器であり、ユーザーは接地金属部分に触れることができるためです。 下に示されている水中ポンプは、内部に影付きの極モーターがあり、巻線が黄色の絶縁体で包まれています。水による損傷を防ぐために、モーターのステーター全体がエポキシ樹脂で包まれています。巻線を巻いた後は、基礎絶縁と補助絶縁を効果的にテストすることはできません。エポキシ樹脂を注入する前は、黄色の絶縁体が基礎絶縁体と考えられ、エポキシ樹脂は補助絶縁体と考えることができます。しかし、エポキシ樹脂をポンプハウジングに注入すると、黄色の絶縁材と非常に密着してしまうため、耐電圧試験の評価などで両者を分離して評価することができません。したがって、ポンプ巻線から外部からアクセス可能なエポキシ樹脂表面まで強化絶縁が形成されます。 The submersible pump shown below has a shaded pole motor inside, with the windings wrapped in yellow insulation. To prevent water damage, the entire motor stator is wrapped in epoxy resin. After the windings are wrapped, it is not possible…

  • Clause 3 – How to understand the definition of “motor-operated appliance”

    motor-operated appliance: appliance incorporating motors but without any heating elementNote 1 to entry: Magnetically driven appliances are considered to be motor-operated appliances. Household electrical appliances usually use heating elements or motors to complete their designed functions. The main functions are heating, such as heating food or air, and rotation or mechanical movement of products, such…

  • 第3項「危険な故障」の定義の見方

    危険な誤動作:安全性を損なう可能性のある機器の意図しない動作。 機器自体が仕様どおりに動作せず、安全を危険にさらす可能性があります。ファンなど、内部 AC 非同期モーターの始動コンデンサーが短絡または開回路の形で故障しました。エアコンの場合、室内側の排水管の出口が詰まり、水が排水できずに水が溢れた。 ここで重要なのは「意図しない動作」を理解することです。 「意図せぬ」の対義語は「意図的」です。一般的に言えば、規格には「意図された動作」に関する要件はありません。ここで、恐ろしい例を紹介しましょう。誰かが電気アイロンを使用して他人の頭を叩いた場合、基準は、たとえ電気アイロンを使用したとしても、その人の頭を傷つけてはいけないことを要求していません。

  • 第3項「基礎断熱」の定義の見方

    基本絶縁: 感電に対する基本的な保護を提供するために通電部分に適用される絶縁 一般的に言えば、充電部と直接接触する絶縁層は、一般的な絶縁材料 (PVC や ABS などのプラスチック材料など) である場合もあれば、空気または絶縁層上に形成された距離 (沿面距離) である場合もあります。断熱材の表面。ほとんどの国では、ユーザーが基礎断熱材に触れる可能性のある構造は認められていません。したがって、基礎絶縁は通常、機器の内部に配置されており、通常の動作中に触れることはできません。 下の左の写真は扇風機の底カバーの写真、右の写真は底カバーを外した写真です。右の写真の電源コード内の青と茶色のワイヤ外皮は、基本絶縁と考えることができます。同時に、黒いシェルに接続されているスイッチの白、赤、黒の線の外皮も基礎絶縁であると判断できます。ここでの充電部分は、ワイヤ内の銅芯です。また、スイッチ内の金属導体と白色シェル内面との距離により基礎絶縁性と判断できます。沿面距離の観点から見ると、スイッチ内の導体の電気は、スイッチの絶縁表面に沿って白いシェルの内面 (右の図の左の小さい角) まで伝導 (登って) します。この距離は、基礎絶縁体の沿面距離とみなしてください。電気的クリアランスの観点からは、スイッチ内部の導体の電気はファンボトムカバー内面とスイッチシェルの間の空気を介して直接伝導しており、この空気間の距離が基礎絶縁のクリアランスと判断されます。 (白いプラスチックシェルは追加絶縁と判断されます) 下図に示すように、モーターの巻線のラッカー塗装された導体は、モーターのステーターに挿入された白いスロット紙によって固定されています。巻線は規格により露出充電部として識別されます。ラッカー塗装された巻線の導体とモーターのステーターは、スロット ペーパーを介して導電ループを形成します (一般に、クラス I 機器の場合、モーター ハウジングが接地されているため、モーター ハウジングに接続されているステーターも接地されます。クラス II 機器では、モーター ハウジングとモーター ステーターは接地されていない中間金属コンポーネントです)。スロット紙の導電性は十分ではありませんが、スロット紙には微弱な電流が発生します。ここで発生する電流量はスロット紙の性能に直結します。ここでのスロット紙の材質は基礎絶縁体と判断できます。スロット ペーパーの表面は巻線の金属積層板に接続できるため、スロット ペーパーの表面上の距離は基礎絶縁体の沿面距離として決定できます。スロットペーパーの材質自体が固体絶縁の役割を果たします(固体絶縁には厚さの要件はありませんが、それでも第 13 章と第 16 章の漏れ電流と耐電圧要件を満たす必要があります)。したがって、上図の電気的クリアランスは、空中での巻線と固定子の積層間の最短距離です。 下の図に示すように、注意: モーターの巻線が適切に固定されておらず、モーターのステーターに非常に接近しています。第 29 条の沿面距離と空間距離の要件を満たすことができなくなりました。これは一般的な不適合項目です。 ファンモーターの基礎絶縁 basic insulation of fan motor