スパイク/サージプロテクタと電力線フィルタとは何ですか？

サージプロテクタまたはサージサプレッサは、電圧スパイクの望ましくない突然の短期間の増加から電気デバイスを保護するように設計されたデバイスです。 電圧の短期的な増加を指す電圧サージと電圧スパイクはどちらも似ていますが、異なります。

電圧スパイクはXNUMXナノ秒未満続く電圧の突然の増加ですが、電圧サージはXNUMXナノ秒以上続く電圧の突然の増加です。

電圧スパイクまたはサージは、基本的に、短時間であるが高エネルギーの過渡的な過電圧または電気インパルスであり、外部ソースから回路に誘導されます。 AC電源の過渡過電圧を図1に示します。

図1：電圧スパイク

電圧スパイクとサージの一般的な原因には、電気スイッチ、雷、静電気などがあります。 電圧スパイクは、磁場の急速な蓄積または減衰によっても発生する可能性があり、関連する回路にエネルギーを誘導する可能性があります。 たとえば、リレーコイルを流れる電流が遮断またはオフになると、インダクタは高周波電圧スパイクを生成します。

最も一般的な解決策は、リレーコイル（インダクタ）の両端に整流ダイオードを配置することです。 このダイオードは、フリーホイーリング、サプレッサー、またはフライバックダイオードと呼ばれます。 電流が遮断されると、電流のリターンパスが提供されるため、インダクタを流れる電流がブロックされません。 電流はその内部抵抗を介して時間とともに放散し、インダクタと整流器によって熱が発生します。

電圧スパイクとサージ現象の両方が電気機器を破壊し、かなりの損傷を引き起こす可能性があります。

市場にはさまざまなタイプのサージおよびスパイク保護デバイスがあります。 サージ保護デバイス（SPD）と過渡電圧抑制装置（TVS）は通常、電圧サージとスパイクから保護するために、配電システム、頑丈な産業用システム、および通信システムに設置されます。

電力線フィルター

電力線フィルターは、電気機器とその外部の線の間に配置された電子フィルターです。 これは、電力線または回路の特定の周波数をフィルタリングするパッシブな双方向ネットワークです。

ラインフィルタは、AC主電源の電磁干渉（EMI）用に設計されており、通常、インダクタ、コンデンサ、抵抗で構成されています。 出力電圧のリップルを可能な限り低減します。 一部の電力線フィルターは最小限の電圧調整を提供しますが、他の電力線フィルターは電力品質の問題から保護します。

典型的なパッシブネットワーク電力線フィルターの概略図を図2に示します。 このネットワークは、双方向抑制機能を備えたAC電源とDC電源の両方に適しています。

図2：典型的な電力線フィルター

サージ保護の設計

単純なサージ保護は、基本的に、電気機器の入力ライン全体の金属酸化バリスタ（MOV）です。通常、一部の機器では単一のコンポーネントのみです。 これは、MOVまたはTVSダイオードのいずれかです。 ユニバーサル90VAC – 264V ACラインの場合、通常のMOV電圧定格は300Vrmsです。

ただし、電力線などの高価な機器やサージが予想される場合は、AC電力線の規格を定義するIEC61000-4-5などの安全規格の定格とガイドラインを参照する必要があります。サージ。

回路を設計する際、バリスタ電圧値には少なくとも20パーセントの安全マージンを含める必要があります。 たとえば、25V DCシステムの場合、バリスタの定格は約30Vである必要があります。 ただし、大きなバリスタと高いクランプ電圧を避けるために、マージンを誇張しないことが重要です。 また、サージ保護デバイスはヒューズの隣に取り付ける必要があります。

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