雷サージ吸収素子。 【部品編⑦】静電気を吸収して回路を守るバリスタ|なるほどノイズ(EMC)入門|TDK Techno Magazine

雷サージ対応の電源タップはどんな仕組?効果の調査とおすすめ5選!

雷サージ吸収素子

直撃雷 直撃雷とは、その名の通り、雷が対象物 電柱、建造物・電気設備・電力線・通信線・避雷針・アンテナ・人体など に 直撃することを指します。 この「直撃雷」は一番馴染みのある雷です。 雨の日に「雷が落ちた!」と言ったことがあると思いますが、この雷は「直撃雷」のことを指しています。• 誘導雷 誘導雷とは、雷雲間での放電、近傍の樹木や建物への 直撃雷により、電線やケーブル等に 誘導された雷サージのことを指します。 雷による電子機器の破損のほとんどが誘導雷による雷サージによるものです。 なお、雷サージとは、落雷の影響によって瞬間的に発生する過電圧や過電流のことを指します。• 逆流雷 逆流雷とは、建物や大地などへの落雷による対地電位の上昇によって、接地 アース から 逆流してくる過電圧や過電流のことを指します。 直撃雷 直撃雷とは、その名の通り、雷が対象物 電柱、建造物・電気設備・電力線・通信線・避雷針・アンテナ・人体など に直撃することを指します。 直撃雷によって生じた雷サージ 直撃雷サージと呼ばれる は電圧と電流が非常に大きいのが特徴です。 雷電圧は数百万V、雷電流は1kA~20kA程度となっていますが、200kA~300kA程度の雷電流も観測されており、極稀には500kAを超える雷電流を発生させる場合もあります。 また、時間的には数100us~数msと短時間の雷サージとなっています。 直撃雷によって生じた雷サージ 直撃雷サージ は電線やケーブル等を通して建物内に入り込みます。 直撃雷は膨大なエネルギーを有しているため、電気設備や人体がどんな保護を行っても、直撃雷を受けた場合には落雷被害をゼロにすることはほぼ不可能です。 直撃雷を受けた場合、建物を破壊したり、人の命を奪ったり、火災を発生させるなど膨大な被害を引き起こします。 電気機器であればほぼ間違いなく破損します。 そのため、直撃雷を避けるために、外部に避雷設備を設ける必要があります。 直撃雷は、一番馴染みのある雷の種類であり、例えば、雨の日に「雷が落ちた!」と言うときありますよね。 この雷は『直撃雷』のことを指しています。 直撃雷は英語では『Direct Lightning Stroke』と言います。 直撃雷は、雷雲と対象物との間で大気の絶縁が破壊され放電されることで生じます。 誘導雷 誘導雷とは、雷雲間での放電、近傍の樹木や建物への落雷により、電線やケーブル等に過電圧や過電流が誘導されることを指します。 つまり、 誘導雷とは 直撃雷を原因として2次的に発生するものです。 したがって、 エネルギーは誘導雷よりも直撃雷の方がはるかに大きくなります。 誘導雷によって生じる雷サージ 誘導雷サージと呼ばれる の雷電圧は数kV~数10kVとなっています。 また、時間的には数100us~数100usとかなりの短時間となっています。 誘導雷は直撃雷と比較すると、エネルギーは小さいですが、電気機器にとっては過酷なエネルギーです。 そのため、誘導雷によって電子機器が誤動作することがあります。 室内にある電子機器が雷によって、破損したという事故は、ほとんどが誘導雷による雷サージによるものとなっています。 この誘導雷は、サージ吸収素子 アレスタやバリスタなど を用いて、雷サージを吸収したり、アースに逃がすことで電気機器を防ぐことが可能です。 また、誘導雷によって生じる雷サージには 電磁誘導による雷サージと 静電誘導による雷サージがあります。 電磁誘導による雷サージ 樹木や大地などに落雷した際には、雷電流が流れます。 この雷電流によって 電磁界が発生します。 この電磁界の周囲に電線やケーブル等があると、 電磁誘導が生じ、電線やケーブル等に雷サージが発生します。 雷サージは電線やケーブル等を通して建物内に入り込んで電子機器を故障させます。 静電誘導による雷サージ 夏季雲の場合、一般的には雷雲の上部にはプラス電荷、下部にはマイナス電荷が発生しています。 この雷雲の下に電線やケーブル等があると、クーロン力によって、電線やケーブル等にプラス電荷が 誘導され、高電圧が発生します。 その後、雷雲間での放電や、落雷によって、雷雲のマイナス電荷が減少すると、電線やケーブル等に誘導されていたプラス電荷はクーロン力からの拘束が解かれ、雷サージが発生します。 雷サージは電線やケーブル等を通して建物内に入り込んで電子機器を故障させます。 数km先に雷が落ちたことによる誘導雷でも電子機器を故障させる可能性があります。 雷サージの発生原因で最も多いのが誘導雷となっています。 誘導雷は英語では『Induced Lightning』と言います。 逆流雷 逆流雷とは、建物や大地などへ落雷による対地電位の上昇しよって、接地 アース から逆流してくる過電圧や過電流のことを指します。 建物や大地などへ落雷した場合、大地のインピーダンスがあるため、落雷地点の 対地電位が 上昇します。 落雷した所と離れた所では、地間に電位差が生じます。 その結果、電流が接地 アース から 逆流して、電子機器の入力に加わります。 この逆流雷は、サージ吸収素子 アレスタやバリスタなど を用いて、雷サージを吸収したり、アースに逃がすことで電気機器を防ぐことが可能です。

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バリスタとアレスタの使い分け方|EMC村の民

雷サージ吸収素子

雷サージ対策方法 雷サージは直撃雷サージと誘導雷サージに分けられます。 直撃雷サージとは建造物等に直接雷撃するサージをいい、誘導雷サージとは雷撃点周辺の電磁界が急変することによって、配電線等が誘導を受けて発生するサージをいいます。 直撃雷サージのエネルギーは非常に大きく、SPD(Surge protective device:サージ防護デバイス)だけで全てのエネルギーを処理することはできません。 よって、直撃雷を受けた建物内の機器を安全に保護するためには、建物全体に耐雷対策を施しサージエネルギーの多くを大地へ流した上で、残りの直撃雷サージ分流成分および雷撃によって発生した誘導雷サージをSPDや耐雷トランスで処理する必要があります。 続流遮断機能を持たせるためSPDが動作した時、SPDの両端子には流れた電流に応じた制限電圧が発生します。 そのため、この制限電圧を保護しようとする機器の耐電圧より低く選定することが必要です。 SPDの動作を簡単に説明すると、図8の様になり、使用電圧より少し高い位置に動作開始電圧(V1mA)があり、この電圧を越えたサージ部分を大地に流す働きをし、この時電流の大きさに応じて制限電圧が発生します。 SPDは、雷サージを流す働きを持つので、流す事のできる最大電流(放電耐量)と、通常に流れた時の制限電圧が性能チェックポイントになります。 AC200V回路で使用するSPDに2500Aの雷サージを流した時の制限電圧を、図9に示します。 当社製の耐雷トランス〔商品名:サージシェルタ〕の動作を説明すると、図10の様になり、1次側からサージが侵入してくると、1次側に取り付けられているSPDが前述の動作をし、サージ成分を大地に流します。 2次側の線間にはコンデンサが取り付けられており、ノイズも吸収する機能を持っています。 コンピュータやマイコン等、LSI、ICを使用した製品は、特に耐電圧が低い機器であるため、他の機器より壊れやすく、SPDでは無く、耐雷トランスにより高絶縁化し、雷サージの侵入を阻止する事により、被害を確実に防止する事ができます。 サージシェルタを用いると、1次、2次間の絶縁が30kVと高く、この部分の絶縁により、この先に雷サージが流れず、従って機器にまで侵入しないため、機器が壊れるのを防ぎます。 図10 耐雷トランスの動作 SPD、耐雷トランスの設置箇所 雷サージのエネルギーは様々であり、高圧側、低圧側のSPD1ヶ所で保護する事は困難です。 SPD、耐雷トランスを多段に取り付ける事により、雷サージエネルギーと過電圧とを逐次減少させて行き、使用している電圧に対応した絶縁レベル以下にまで減少させ、機器被害を生じさせない様にします。 できれば更にノイズレベルにまで減少させる事が望まれます。 ここで、使用する各電圧に対応したSPD及び耐雷トランスを選定することが重要になり、選定を間違うと効果が無く、雷サージにより機器やSPD等が壊れるおそれがあります。 低圧機器の雷サージ耐電圧が規格で決められているものを表1に示します。 国内では、規格で定められているのは少ない状況にあります。 この雷サージ耐電圧が不明の場合は、製造メーカに確認する事になりますが、AC耐電圧が判れば、雷インパルス耐電圧は、一般にはその値の2倍以上あるというおよその推定ができます。 高圧6kV配電線の引込柱から、1次、2次までの間の配電用避雷器取り付けを図11、分電盤から保護する機器までの取り付けを図12に示します。 機器名 規格名称 試験方法 規格値 波形 電圧 回数 配線用遮断器 (JIS C 8201-2-1:2011) 漏電遮断機 (JIS C 8201-2-2:2011) 付属書1 JIS C 60364対応型 1. 33〜12kV (9ランク) 1秒間隔 正負各5回 定格インパルス耐電圧において放電破壊が無いこと 付属書2 在来電気設備対応型 1. 33〜12kV (9ランク) 1秒間隔 正負各5回 定格インパルス耐電圧の値を宣言した場合放電破壊が無いこと 1. 0kV 1秒間隔 正負各3回 定格インパルス耐電圧の値を宣言しない場合絶縁破壊またはフラッシオーバーが無いこと 電力機器 JEC-210 1. 0kV及び6kV 各素子1回(+極性のみ) 異常が無いこと 配線器具 JIS C 8300:2019 1. 45kVが、信号回路及びケース間に加わります。 この電圧では、信号回路及びケース間の絶縁は破壊され、基板上を雷サージが放電しケース、接地線、又は信号回路から信号線へと雷サージが流れるため機器は破損します。 図13a 図13bの様に、各接地線を1点接地とした場合、同じくAC100V電源から1000Aの雷サージが侵入したとします。 SPDが動作し、電源線から大地に雷サージを流します。 図13b このようにすると機器は30kVの高電位になりますが、SPDに1000A流れた時に発生する電圧450Vのみが、信号回路及びケース間に加わる事になり、この程度の電圧では充分絶縁を維持できますので、基板上を雷サージが放電し接地線、信号線へと雷サージが流れる事無く、機器は保護ができる様になります。 この様に、SPDによる同電位化が図れる様に取り付けます。 (これをサージシェルタの局部同電位化による保護と称しています) この様にすれば、この局部同電位化された極小容積の内部の電源線、信号線及び接地線を通じて侵入する雷サージを遮断する事ができ、内部のシステムは雷サージの影響から守られる事になります。 サージシェルタは、接地線から侵入し、電源側または負荷側に抜けていこうとする雷サージに対しても、シールド板3枚構造により遮断できます。 電源用は現在、主成分の酸化亜鉛(ZnO)に複数の金属酸化物を添加し、高温で焼結したセラミックスが主流になっています。 それまで使用されていた炭化ケイ素(SiC)を主成分とした焼結体に比べ、雷サージ処理能力が大きく、続流が流れません。 また、任意の動作開始電圧のものが製作できる、大きな雷サージが流れた時の制限電圧が低い、漏れ電流が極めて小さい等の多くの特長を持っています。 信号用は電源用と違い、信号回路や機器は一般に耐電圧が低いため、回路に対して直列に取り付けるタイプが主流となっています。 信号用は、通常、複数のサージ対策部品と抵抗、インダクタンスが組み合わされた構造になっており、SPDを信号線に取り付ける時は、SPDに信号を通す様に直列に接続されるため、線路抵抗にこのSPD内の抵抗をプラスする必要がある点と、負荷電流の制約を受けます。 SPD内の抵抗と、負荷電流(定格電流)は、SPDカタログに記載されています。 下記の様なSPDの種類があります。 電源保護用(AC、DC電源)• 信号回線保護用• 電話回線保護用(アナログ、ISDN回線)• 通信回線• CATV保護用• ITV保護用• 選定する場合の重要な項目は下記の通りです。 この1000Aの根拠として、低圧配電線に発生した雷サージ電流の、公表された観測結果が無いため、9電力会社の6. 6kV実系統に於ける配電用避雷器の放電電流の調査結果(財団法人電力中央研究所発行、配電線耐雷設計ガイドブック)を参考にしました。 例えば、AC100V電源保護用のSPD(音羽製品としてGL-L1F)の1000A時の制限電圧は、490V以下、DC24V信号回路用SPDの1000A時の制限電圧は、40V以下です。 (過去の実績より、放電耐量値を選定)• 雷サージとノイズ両方に効果のあるものが主流ですが、ノイズ減衰を主目的として作られているもの(ノイズ対策用)もあり、選定時に注意が必要です。 使用場所(屋外、屋内、装置内)• 使用電圧(1次、2次電圧)の確認• 相数の区別(単相、三相、単三)• 負荷容量(トランス容量)の確認 (b)種類の特定 下記の項目について、性能比較を行い機種を選定します。 1次、2次間の遮蔽板数 この枚数が多い程、雷サージに対する抑制効果も高くなるので、多い物を選定• 雷インパルス絶縁強度 30kV以上が望ましい• 電圧変動率 少ないもの• 効率 高いもの•

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サージ対策部品

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また、ヒューズを使用して過電流発生時にシャットダウンする「安全シャットダウン機構」や、ノイズの発生を抑える「電源ノイズフィルタ」を搭載しています。 そのほか「PROTECTED LED」(サージ保護機構が正常に動作しているときに点灯)、「GROUNDED LED」(アースが接地されているときに点灯)の2種類のLEDを搭載しているため、商品の状態を一目で確認できてとても安心です。 また、ヒューズを使用して過電流発生時にシャットダウンする「安全シャットダウン機構」や、ノイズの発生を抑える「電源ノイズフィルタ」を搭載しています。 そのほか「PROTECTED LED」(サージ保護機構が正常に動作しているときに点灯)、「GROUNDED LED」(アースが接地されているときに点灯)の2種類のLEDを搭載しているため、商品の状態を一目で確認できてとても安心です。 <雷サージについて> 雷サージとは、雷時に発生する異常電圧(およそ3,000V〜4,500V)や、異常電流(およそ1,000A〜11,000A)のことを指します。 宅内の電力線・電話線・LAN、さらにはテレビの同軸ケーブル(アンテナ線)を伝わって雷サージが侵入し、発生する熱で部材を溶かしたり、内部の素子を破壊したりします。 また、雷が発生すると周囲に強力な電磁場ができ、広範囲にわたって誘導雷が発生します。 誘導雷は、直接地上に落ちる直雷とは異なり、人があまり感じることのない雲の中でも発生します。 よって、雷が近づいてから遠ざかるまで何度も発生することになります。 家庭やオフィスにこの雷サージが進入した場合、パソコンやネットワーク機器、デジタル家電が被害にあうことがあります。 シェルターは特殊な断熱設計になっています。 落雷などによるサージ、アーク、そのほか危険な要素で高温になっても、回路を保護します。 最大耐電圧6,000V、制限電圧330Vの安心設計。 PROTECTED LED:サージ保護機構が正常に動作しているときに点灯します。 GROUNDED LED:アースが接地されているときに点灯します。 シェルターは特殊な断熱設計になっています。 落雷などによるサージ、アーク、そのほか危険な要素で高温になっても、回路を保護します。 最大耐電圧6,000V、制限電圧330Vの安心設計。 PROTECTED LED:サージ保護機構が正常に動作しているときに点灯します。 GROUNDED LED:アースが接地されているときに点灯します。

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