JPS6019211B2 - サ−ジ吸収回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は直流電源に接続される誘導負荷の開閉時に発生
する開閉サージ電圧を吸収するために用いられるサージ
吸収回路に関するもので、誘導負荷の閉路時におけるサ
ージ吸収器への突入電流を大きく減少させ、開閉に用い
られる開閉器接点の寿命を伸ばすと同時に、大きなサー
ジ蚤力を吸収する事を可能としたサージ吸収回路を提供
しようとするものである。

誘導負荷を開閉した時に、負荷両端に電源電圧の数倍か
ら１Ｍ音にも達つするサージ電力が発生し、他の回路へ
サージ電圧、あるいは高い周波数成分をもったノイズ電
圧となって伝播し、機器の機能を停止させたり、誤動作
させる事はし‘よいまある。

また、それのみでなく、これらのサージ電圧は誘導負荷
の開閉に用いている開閉器、たとえばリレーなどの接点
寿命を縮める極めて有害な電圧である。

このサージ電圧は、回路の開路時、誘導負荷に取り残さ
れた工ネルギ−Ｅ＝芸Ｌｉ２（ただし、Ｌは誘導負荷の
ィンダクタンス，ｉは遮断電流）が、負荷線間のストレ
ーキャパシタンスに充電された時に発生するものである
。このサージ電圧を吸収するために第１図に示す回路が
、従来、多く用いられてきた。

図中１は直流電線、２は開閉器、３は誘導負荷、４はサ
ージ吸収器である。矢印５はサージ吸収時にサージ吸収
器４へ流れ込む電流の方向である。前記サージ吸収器４
の働きは誘導負荷３で発生したサージ電圧をより低く制
限し、他の回路へサージ電圧ならびにノイズ電圧を伝播
させないようにすると同時に、開閉器２の接点寿命を伸
ばす事である。

しかしながら、これらの目的で用いられてきたこれまで
のサージ吸収器あるいはサージ吸収回路は十分その目的
を達する事ができていなかった。

例えば、サージ吸収器４としてｓｉｃバリスタを用いた
場合は、通常の回路電圧における漏れ電流が大きく、ま
た制限電圧も高く十分とは言えない。ＣＲ直列複合品（
例えばＣ＝０．０１〃Ｆ．Ｒ＝１００Ｑ）一般にスパー
クキラーと呼ばれているものもその制限電圧が高く十分
とは言えない。このような中から比較的新しく開発され
た回路が第２図である。

図中６は酸化亜鉛などの金属酸化物を主体とし、その電
圧非直線指数に優れたセラミックバリスタト７はセラミ
ックあるいはポリエステルフィルムなどからなるコンデ
ンサで、前記セラミックバリスタ６と並列接続され、さ
らにこの並列回路は誘導負荷３と並列接続されてサ−ジ
吸収回路を構成している。前記サージ吸収回路の動作は
次のごとくである。

まず、開閉器２を開路した初期の瞬間に発生する高い周
波数を有したシャワー状のサージ電圧をコンデンサ１で
吸収する。この時セラミックバリスタ６は動作しない。
これはセラミックバリスタ６がある値以下の電圧では絶
縁物として動作するためである。このシャワー状のサー
ジ電圧をコンデンサ７が吸収するため、開閉器２の接点
間には火花放電は発生しない。次に時間の経過とともに
誘導負荷３に蓄積されていたサージエネルギーがコンデ
ンサ７に充電の形で蓄積され、コンデンサ７の両端、す
なわちセラミックバリス夕６の両端の電圧が上昇しはじ
める。しかしながら、ある一定の電圧値に達つすれば、
セラミックバリス夕６は導通いまじめ、サージ電圧を制
限する。このようにしてコンデンサ７は高周波成分の吸
収と「開閉器２の接点火花放電吸収、またセラミックバ
リスタ６はサージ電圧の抑制というように、それぞれの
もつ利点を積極的に生かしたサージ吸収回路で、従来に
ない優れた特性を示すものである。しかしながら、第２
図の回路にも２つの問題点がある。一つは、開閉器２を
閉離した時に矢印８で示すルートでコンデンサ７へ比較
的大きな充電電流（突入電流）が流れ、開閉器２の接点
寿命の伸びを阻止している事、もう一つは開閉器２の闇
路時に、開閉器２の接点に火花放電が発生しないため、
誘導負荷３に蓄積されたエネルギーすべてがセラミック
バリスタ６とコンデンサ７で消愛されなければならない
事である。ところがこの場合、コンデンサ７は電力を消
費する特性を有していないため、結局セラミックバリス
タ６で全サ−ジ鰭力を消費しなければならない。実験に
よれば第２図の回路におけるセラミックバリスタ６の消
愛すべきサージエネルギー（電力）は、コンデンサ７を
用いずセラミックバリスタ６のみの場合の２倍以上にも
達し、大きな電力定格を有するセラミックバリスタ６が
必要となる。これは言い換えると、いったんコンデンサ
１に吸収されたエネルギーをもセラミックバリスタ６が
吸収しなければならない事を意味する。これらの２つの
問題点を解決したのが本発明である。

第３図ならびに第４図におのおの本発明に係るサージ吸
収回路を示す。なお、図中第２図と同一物には同一番号
を付して説明する。まず第３図について説明する。

図においてｔ ９はコンデンサ７に並列に接続された抵
抗、１０‘まコンデンサ７と抵抗９の並列回路に直列に
接続されたダイオードで「その直列回路がセラミックバ
リスタＳと並列接続されている。このような回路を礎成
する事によって、従釆のサージ吸収回路が有していた問
題を解決する事ができる。まず、コンデンサ７への充電
電流であるが、これはダイオード１０の挿入によって逆
方向電圧の印加となり、したがってコンデンサＴへの充
電電流は流れない。

なおダイオード１０を挿入した事によるサージ吸収特性
については、第１図でも示したようにサージ電流は矢印
５のように流れ、ダイオード８０の順方向となり、何ら
サージ吸収特性を阻害するものではない。一方、セラミ
ックバリスタ６の消費するサージ鰭力については、ズ刊
窟‘こ減少させる事が可能となる。

これは、ダイオード１０を介してコンデンサ７に充電さ
れたエネルギーはダイオード１０を介して放蟹する事が
できず、矢印１１で示したように抵抗９を介したＣＲ閉
回路内で放電し、そのサージエネルギーは抵抗９で消費
される事になる。この事は、従来セラミックバリスタ６
がコンデンサ７のサージ吸収エネルギーをも消費せざる
を得なかった時に比べて、セラミックバリスタ６の消費
すべきサージエネルギーは半分以下になる事を意味する
。また「第４図に示す回路は、同様に前記２つの問題低
減の目的で構成されたものである。

図中ｌ２はダイオード「 ｉ３はコンテンサで第３図の
回路のコンデンサ７とダイオード１０の位置を置換した
ものである。この回路では、コンデンサ１３へ流れ込む
充電電流（突入電流）は抵抗９を通じて流れるため、あ
る程度以下に制限する事が可能でトまた、コンデンサ軍
３に蓄積されたサージエネルギーはセラミックバリスタ
６と抵抗９を通じて矢印１４のように放電し、抵抗９で
その半分以上が消費されるため、セラミックバリスタ６
の消費電力負担が低減される。なお、第＆図の回路にお
いてもサージ吸収特性は第２図、第３図の時と全く同様
である。以上説明したように本発明によれば上記したよ
うな回路を構成する事によってサージ吸収特性を低減す
る事なく、下記の効果を有する。

ｉ 回路閉路時におけるコンデンサへの突入電流を大き
く低減もしくは零にする事が可能となり、負荷開閉に用
いている開閉器の接点寿命を大きく伸ばす事が可能とな
る。

Ｕ 抵抗の値を適当な値に設定する事によって、セラミ
ックバリスタの消費すべきサージ電力を小さくする事が
可能となり、小定格の廉価な小形セラミックバリスタを
使用する事ができる。

【図面の簡単な説明】

第亀図、第２図は従来のサージ吸収回路の回路図〜第３
図、第４図はおのおの本発明の一実施例におけるサージ
吸収回路の回路図である。 亀……直流電源、２・・・・・・開閉器、３……誘導負
流、Ｓ……セラミックバリスタ、７，１３……コンデン
サｔ ｇ・・・…抵抗、１０，１２・・…・ダイオード
。 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 酸化亜鉛などの金属酸化物よりなり電圧非直線指数
   の優れたセラミツクバリスタとコンデンサを並列に接続
   し、この並列回路を誘導負荷に並列に接続するとともに
   、前記コンデンサへの直流電源からの充電電流の流れ込
   みを阻止する素子および前記コンデンサに充電されたエ
   ネルギーを消費するための素子を前記並列回路に接続し
   てなるサージ吸収回路。 ２ 誘導負荷にセラミツクバリスタとコンデンサとの並
   列回路を並列に接続し、前記コンデンサに並列に抵抗を
   接続するとともに、前記コンデンサと抵抗の並列回路に
   直列にダイオードを接続してなる特許請求の範囲第１項
   記載のサージ吸収回路。 ３ セラミツクバリスタとコンデンサの並列回路を誘導
   性負荷に並列に接続し、抵抗とダイオードの並列回路を
   形成し、この並列回路を前記コンデンサに直列に接続し
   てなる特許請求の範囲第１項記載のサージ吸収回路。