JP2023055236A - Surge absorption device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源ライン間に印加される外来サージを吸収するサージ吸収装置に関する。 The present invention relates to a surge absorber that absorbs an external surge applied between power lines.
電源装置には、電源ライン間に印加される外来サージ(誘導雷による雷サージ、遮断器等による回路開閉操作等により発生する開閉サージ、又は静電誘導、電磁誘導ノイズ等により発生するサージ)を吸収するサージ吸収装置を備えているものがある。 External surges applied between power supply lines (lightning surges caused by induced lightning, switching surges generated by circuit breakers, etc., or surges generated by electrostatic induction, electromagnetic induction noise, etc.) Some are equipped with surge absorbers that absorb them.
図6に従来のサージ吸収装置の構成を示す図を示す。サージ吸収装置601は電源ライン(例えば、商用電源101のライブライン106とニュートラルライン107)間に接続されている。ここで、サージ吸収装置601とライブライン106との接続点をC、サージ吸収装置601とニュートラルライン107との接続点をDとする。サージ吸収装置601は、ヒューズ602とバリスタ603が電源ライン間に直列に接続され、バリスタ603に並列に故障表示回路610が接続されている。
FIG. 6 shows a diagram showing the configuration of a conventional surge absorber. Surge
故障表示回路610は、電流制限用コンデンサ611、LED612、電流制限用抵抗613及びダイオード614で構成されている。電流制限用コンデンサ611、LED612、電流制限用抵抗613はバリスタ603の電極間(接続点Aと接続点B)にて直列に接続されている。LED612はヒューズ602を介して電源ラインから駆動電流が供給されると点灯し、ヒューズ602の溶断等で駆動電流の供給が停止されると消灯する素子である。ダイオード614はLED612に対して逆極性方向に並列に接続されている。すなわち、LED612のアノードにダイオード614のカソードが接続され、LED612のカソードにダイオード614のアノードが接続されている。LED612は逆電圧(LED612のアノードにマイナス電圧、カソードがプラス電圧)を印加した場合の逆耐圧が、通常のシリコンダイオードより小さく(例えば、5V程度)、この逆耐圧を超えるとLED612が破壊されてしまう。そのため、LED612に印加される逆電圧を制限するために、ダイオード614がLED612に対して逆極性方向に並列に接続されている。
The
図7にバリスタの電圧―電流特性を示す。バリスタはその両端にかかる電圧が低くなると抵抗値が高くなり、バリスタにかかる電圧がある規定値以上になると急激に抵抗値が低くなる素子である。この急激に抵抗値が低くなる点の電圧をバリスタ電圧と呼ぶ(厳密にはバリスタに直流1mAを流した時のバリスタ電極間の電圧がバリスタ電圧である)。ここで、バリスタ603のバリスタ電圧をV1と定義する。
FIG. 7 shows the voltage-current characteristics of the varistor. A varistor is an element whose resistance value increases when the voltage applied across it decreases, and whose resistance value abruptly decreases when the voltage applied to the varistor exceeds a specified value. The voltage at which the resistance suddenly drops is called the varistor voltage (strictly speaking, the voltage between the varistor electrodes when a direct current of 1 mA is applied to the varistor is the varistor voltage). Here, the varistor voltage of the
バリスタ603などのサージ吸収素子はサージ電圧が印加されるたびに劣化する。劣化が進むと、最終的には電極間が短絡(ショート)故障する。短絡故障状態でサージ電圧が印加されると、バリスタ603に異常電流が流れ続け、バリスタが破裂・発火する可能性がある。そのため、バリスタ603と直列にヒューズ602を接続し、バリスタ603が短絡故障したとしても、サージ電流が流れてヒューズ602が切れることで、バリスタ603に異常電流が長時間流れ続けることを防止している。
A surge absorption element such as the
図6において、正常時(バリスタ603が短絡故障していない時)、ヒューズ602が溶断されていないため、ヒューズ602を介して、故障表示回路610に電流が流れ、LED612が点灯する。LED612の点灯を目視することで、サージ吸収装置601が正常(すなわち、バリスタ603が正常)であることを確認できる。
In FIG. 6, in normal operation (when the
ここで、外来サージにより、異常電圧がサージ吸収装置601に印加され、サージ吸収装置601にかかる電圧がバリスタ603のバリスタ電圧V1を超えるとサージ吸収装置601の両端電圧VCDがバリスタ電圧V1にクランプされる。これにより、AC/DCコンバータ104へ異常電圧が侵入することを防止している。この時、故障表示回路610にも電流が流れているため、LED612が点灯している。
Here, an abnormal voltage is applied to the surge absorber 601 due to an external surge, and when the voltage applied to the
一方、異常時(バリスタ603が短絡故障した時)、異常電流がヒューズ602及びバリスタ603に流れ続けると、ヒューズ602が溶断する。ヒューズ602が溶断すると、故障表示回路610に電流が流れなくなるため、LED612が消灯する。LED612の消灯を目視することで、サージ吸収装置601が異常(すなわち、バリスタ603が短絡故障)であることを確認できる(例えば、特許文献1参照)。
On the other hand, if an abnormal current continues to flow through the
しかしながら、従来のサージ吸収装置601においては、バリスタ603が正常時、サージ吸収装置601に常に電流が流れていることによって、サージ吸収装置601で電力を消費している。また、バリスタ603が短絡故障し、異常電流がヒューズ602及びバリスタ603に流れ続けることによってヒューズが溶断することがある。ヒューズ602が溶断した場合、サージ吸収装置601を交換するまでの間、AC/DCコンバータ104を外来サージから保護できなくなるという問題があった。
However, in the conventional surge absorber 601, when the
本発明は、正常時におけるサージ吸収装置での消費電力を削減しつつ、バリスタが短絡故障し、ヒューズが溶断した場合でも、サージ吸収装置を交換するまでの間、外来サージからの保護が可能となるサージ吸収装置を提供することを目的とする。 The present invention reduces the power consumption of the surge absorber during normal operation, and even if the varistor short-circuits and the fuse blows, it is possible to protect against external surges until the surge absorber is replaced. It is an object of the present invention to provide a surge absorber that is
本発明のサージ吸収装置は、電源ライン間に接続され、前記電源ライン間に印加されるサージ電圧を吸収するサージ吸収装置であって、前記電源ライン間に接続され、前記電源ライン間に印加される電圧が所定の電圧を超えない状態では高抵抗になり、前記所定の電圧を超えると電圧をクランプする第1のサージ吸収素子と、前記第1のサージ吸収素子に直列に接続され、前記第1のサージ吸収素子が短絡故障し、異常電流が流れることで溶断する第1のヒューズと、前記第1のヒューズに対して並列に接続され、前記第1のサージ吸収素子が短絡故障するとサージ吸収保護を行う保護回路と、前記第1のヒューズに対して並列に接続され、前記第1のヒューズが溶断すると異常を報知するための信号を出力する報知回路と、を有することを特徴とするものである。 A surge absorber according to the present invention is a surge absorber connected between power lines to absorb a surge voltage applied between the power lines, wherein the surge absorber is connected between the power lines and applied between the power lines. a first surge absorbing element that has a high resistance when the voltage applied does not exceed a predetermined voltage and clamps the voltage when the predetermined voltage is exceeded; A first fuse that melts when one surge absorbing element short-circuits and an abnormal current flows and is connected in parallel to the first fuse, and if the first surge absorbing element short-circuits, the surge is absorbed. and a notifying circuit that is connected in parallel to the first fuse and that outputs a signal for notifying an abnormality when the first fuse blows. is.
本発明のサージ吸収装置によれば、正常時におけるサージ吸収装置での消費電力を削減しつつ、バリスタが短絡故障し、ヒューズが溶断した場合においても、サージ吸収装置を交換するまでの間、外来サージからの保護が可能となる。 According to the surge absorber of the present invention, while reducing the power consumption of the surge absorber in the normal state, even if the varistor short-circuits and the fuse blows, the surge absorber is replaced. Protection from surges is possible.
図1は商用電源101、電源装置102、負荷103の構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a
商用電源101は、電源装置102に対して交流電力を供給している。電源装置102はAC/DCコンバータ104とサージ吸収装置105で構成されている。AC/DCコンバータ104は商用電源101から供給される交流電力を直流電力に変換して、負荷103に電力を供給する。負荷103としては電子部品を有する回路であり、例えば、画像形成装置の動作を制御する制御回路などである。
The
サージ吸収装置105は電源ラインとしてのライブライン106とニュートラルライン107の間に接続されている。サージ吸収装置105は、電源ライン間に印加される外来サージによって生じる異常電圧を吸収することによって、AC/DCコンバータ104を異常電圧から保護する。なお、外来サージとしては、落雷や誘導雷による雷サージ、遮断器等による回路開閉操作等により発生する開閉サージ、静電誘導、電磁誘導ノイズ等により発生するサージ等がある。
A
(第1の実施形態)
図2は本発明の第1の実施形態におけるサージ吸収装置105の構成を示す図である。なお、図2において図1と同様な構成は同符号にて記載している。
(First embodiment)
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the surge absorber 105 according to the first embodiment of the invention. In FIG. 2, the same components as in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
サージ吸収装置105は、第1のヒューズ210、第1のバリスタ220、故障表示回路230、二重保護回路240で構成されている。ここで、サージ吸収装置105とライブライン106との接続点をC、サージ吸収装置105とニュートラルライン107との接続点をDとする。第1のヒューズ210と第1のバリスタ220は電源ライン(商用電源101のライブ106ラインとニュートラルライン107)の間に直列に接続されている。
The
報知回路としての故障表示回路230は第1のヒューズ210に並列に接続され、電流制限用コンデンサ231、LED232、電流制限用抵抗233及びダイオード234で構成されている。電流制限用コンデンサ231、LED232、電流制限用抵抗233は第1のヒューズ210の電極間(接続点Aと接続点B)との間にて直列に接続されている。ダイオード234はLED232に対して逆極性方向に並列に接続されている。すなわち、LED232のアノードにダイオード234のカソードが接続され、LED232のカソードにダイオード234のアノードが接続されている。
A
二重保護回路240は第1のヒューズ210に並列に接続され、第2のヒューズ241、第2のバリスタ242で構成されている。第2のヒューズ241、第2のバリスタ242は第1のヒューズ210の電極間(接続点Aと接続点B)との間にて直列に接続されている。
A
ここで、第1のバリスタ220及び第2のバリスタ242は、それぞれ外来サージ電圧を吸収する第1のサージ吸収素子、第2のサージ吸収素子として機能する。第1のバリスタ220及び第2のバリスタ242のバリスタ電圧(所定の電圧)はV1である。第1のバリスタ220及び第2のバリスタ242は、サージ吸収装置105にかかる電圧がバリスタ電圧V1を超えると、サージ吸収装置105の両端電圧VCDをバリスタ電圧V1にクランプする。これにより、AC/DCコンバータ104へ異常電圧が侵入することが防止される。なお、第1のバリスタ220が正常である状態では、第2のバリスタ242は高抵抗となっているので、二重保護回路240には電流が流れず、サージ吸収保護に寄与していない。しかし、第1のバリスタ220が短絡故障し、第1のヒューズ210が溶断すると、二重保護回路240がサージ吸収保護に寄与することになる。
Here, the
次に第1の実施形態におけるサージ吸収装置105の動作について説明する。図3は第1の実施形態におけるサージ吸収装置105の動作を示す図である。
Next, operation of the
図3では、商用電源101の電圧VINが図3(a)のように変化した際のサージ吸収装置105の両端電圧VCD(図3(a)図示)、LED232の点灯有無(図3(b)図示)、第1のバリスタ220の故障有無状態(図3(c))を示している。図3(a)において、期間0≦t<t1、t1≦t≦t2、t2<t<t3、t3≦t≦t4、t4<t≦t5、t5<t≦t6、t6<t≦t7、t7<tにおける動作を説明する。
In FIG. 3, the voltage VCD across the surge absorber 105 (shown in FIG. 3A) when the voltage VIN of the
[0≦t<t1]
この期間は、商用電源101の電圧VINが第1のバリスタ220のバリスタ電圧V1を超えていない。つまり、サージが発生していない期間である。この期間において、商用電源101の電圧VINは、第1のバリスタ220のバリスタ電圧V1を超えていない。ゆえに、第1のバリスタ220の抵抗値は十分高くなっており(高抵抗)、故障表示回路230内のLED232に電流が流れず、LED232は消灯している状態である。作業者はLED232の消灯を目視することで、サージ吸収装置105が正常(すなわち、第1のバリスタ220が正常)であることを確認できる。
[0≦t<t1]
During this period, voltage VIN of
また、この期間において、第1のバリスタ220の抵抗値が十分高くなっているので、第1のバリスタ220に電流が流れない。また、バリスタ242も高抵抗になっているので、電流が流れない。そのため、サージ吸収装置105の両端電圧VCDは商用電源101の電圧VINと等しくなる。
Also, during this period, the resistance value of the
[t1≦t≦t2]
この期間は、商用電源101に外来サージが印加され、商用電源101の電圧VINがバリスタ電圧V1以上となっている期間である。ここで、期間[t1≦t≦t2]で発生している外来サージでは、第1のバリスタ220が短絡故障しておらず、第1のヒューズ210が溶断していない状態を示している。
[t1≤t≤t2]
During this period, an external surge is applied to the
この期間において、商用電源101の電圧VINは、バリスタ電圧V1を超えているが、第1のヒューズ210が溶断していない。また、バリス第1のバリスタ220が正常であるので、二重保護回路240にも電流が流れない。第1のヒューズ210での電圧降下が微小であるので、故障表示回路230内のLED232に電流が流れず、LED232は消灯している状態である。作業者はLEDの消灯を目視することで、サージ吸収装置105が正常(すなわち、第1のバリスタ220が正常)であることを確認できる。
During this period, the voltage VIN of the
また、この期間において、商用電源101の電圧VINが第1のバリスタ220のバリスタ電圧V1を超えているため、サージ吸収装置105の両端電圧VCDは第1のバリスタ220のバリスタ電圧V1にクランプされる。そのため、サージ吸収装置105の両端電圧VCDは第1のバリスタ220のバリスタ電圧V1と等しくなる。
Also, during this period, the voltage VIN of the
このように、商用電源101にバリスタ電圧V1を超える外来サージが印加された場合、電圧VCDがバリスタ電圧V1にクランプされる。これにより、サージ吸収装置105後段にあるAC/DCコンバータ104を外来サージから保護することができる。
Thus, when an external surge exceeding varistor voltage V1 is applied to
[t2<t<t3]
この期間は、商用電源101の電圧VINが第1のバリスタ220のバリスタ電圧V1を超えていない。つまり、サージが発生していない期間である。サージ吸収装置105の動作は期間[0≦t<t1]と同様であるため、説明を割愛する。
[t2<t<t3]
During this period, voltage VIN of
[t3≦t≦t4]
この期間は、商用電源101に外来サージが印加され、商用電源101の電圧VINがバリスタ電圧V1以上となっている期間である。また、この外来サージにより、t=t3において第1のバリスタ220の劣化が進行して短絡故障し、異常電流が流れ続けることで第1のヒューズ210が溶断した状態である。第1のバリスタ220が短絡故障し、第1のヒューズ210が溶断しているため、第1のヒューズ210と並列に接続されている故障表示回路230、二重保護回路240に接続点Cと接続点D間の電圧VCDが印加されるようになる。そのため、二重保護回路240がサージ吸収保護に寄与する状態となる。なお、第2のヒューズ241は溶断していない。
[t3≤t≤t4]
During this period, an external surge is applied to the
この期間では、故障表示回路230に接続点Cと接続点D間の電圧VCDが印加されているため、故障表示回路230に電流が流れている。すなわち、商用電源101、電流制限用コンデンサ231、LED232、電流制限用抵抗233、第1のバリスタ220のルートで電流が流れることにより、LED232が点灯している。作業者はLEDの点灯を目視することで、サージ吸収装置105が異常(すなわち、第1のバリスタ220が短絡故障)であることを確認できる。
During this period, the voltage VCD between the connection point C and the connection point D is applied to the
また、この期間において、商用電源101の電圧VINが第2のバリスタ242のバリスタ電圧V1を超えているため、サージ吸収装置105の両端電圧VCDは第2のバリスタ242によりバリスタ電圧V1にクランプされる。そのため、サージ吸収装置105の両端電圧VCDはバリスタ電圧V1と等しくなる。
Also, during this period, the voltage VIN of the
このように、第1のバリスタ220の劣化が進行して短絡故障し、第1のヒューズ210が溶断した状態では、二重保護回路240がサージ吸収保護に寄与する。そして、商用電源101にバリスタ電圧V1を超える外来サージが印加されても、第2のバリスタ240によりサージ吸収装置105の両端電圧VCDがバリスタ電圧V1にクランプされる。これにより、サージ吸収装置105の両端電圧VCDはバリスタ電圧V1に制限され、サージ吸収装置105後段にあるAC/DCコンバータ104を外来サージから保護することができる。
In this way, in a state in which deterioration of the
[t4<t≦t5]
この期間は、商用電源101に外来サージが印加されているが、商用電源101の電圧VINが第2のバリスタ242のバリスタ電圧V1以下となっている期間である。
[t4<t≦t5]
During this period, an external surge is applied to the
この期間では、第1のバリスタ220が短絡故障し、第1のヒューズ210が溶断した後であり、故障表示回路230に電流が流れている。故障表示回路230の動作は期間[t3≦t≦t4]と同様であるため、説明を割愛する。
In this period, the
なお、この期間において、商用電源101の電圧VINがバリスタ電圧V1を超えていないため、第2のバリスタ242の抵抗値は十分高くなっており(高抵抗)、第2のヒューズ241は溶断していないが、第2のバリスタ242に電流が流れない。そのため、サージ吸収装置105の両端電圧VCDは商用電源101の電圧VINと等しくなる。
In this period, since the voltage VIN of the
[t5<t≦t6]
この期間は、商用電源101の電圧VINがバリスタ電圧V1を超えていない。つまり、サージが発生していない期間である。この期間では、第1のバリスタ220が短絡故障し、第1のヒューズ210が溶断した後であり、故障表示回路230に電流が流れている。商用電源101の電圧VINがマイナスなので、商用電源101、第1のバリスタ220、電流制限用抵抗233、ダイオード234、電流制限用コンデンサ231のルートで電流が流れる。LED232にかかる逆電圧はダイオード234の順方向電圧となるので、LED232が保護される。
[t5<t≦t6]
During this period, the voltage VIN of the
なお、この期間において、商用電源101の電圧VINがバリスタ電圧V1を超えておらず、二重保護回路240の動作は期間[t4<t≦t5]と同様であるため、説明を割愛する。
Note that during this period, the voltage VIN of the
[t6<t≦t7]
この期間は、商用電源101の電圧VINがバリスタ電圧V1を超えていない。つまり、サージが発生していない期間である。動作は期間[t4<t≦t5]と同様のため説明を割愛する。
[t6 < t ≤ t7]
During this period, the voltage VIN of the
[t7<t]
この期間は、商用電源101の電圧VINがバリスタ電圧V1を超えていない。つまり、サージが発生していない期間である。動作は期間[t5<t≦t6]と同様のため説明を割愛する。
[t<t]
During this period, the voltage VIN of the
以上説明した様に、第1の実施形態によれば、サージ吸収装置103の正常時(第1のバリスタ220が正常の時)においては、サージ吸収装置601に電流が流れないため、正常時の消費電力を削減することができる。また、異常時(第1のバリスタ220が短絡故障し、ヒューズ210が溶断している状態)においては、二重保護回路240が作動することで、サージ吸収装置105を交換するまでの間、AC/DCコンバータ104を外来サージから保護することができる。
As described above, according to the first embodiment, when the
なお、本実施形態では、信号伝達素子としてLED232を用いているが、その他の信号伝達手段(フォトカプラ等)を用いても良い。また、本実施形態ではサージ吸収素子としてバリスタを用いているが、その他のサージ吸収素子(アレスタ等)を用いても良い。また、サージ吸収素子として、逆極性にて直列接続された2つのツェナーダイオードを用いてもよい。
In this embodiment, the
また、本実施形態では、第1のバリスタ220のバリスタ電圧と第2のバリスタ242のバリスタ電圧をV1としているが、第1のバリスタ220のバリスタ電圧と第2のバリスタ242のバリスタ電圧は異なっていても良い。第1のバリスタ220のバリスタ電圧をV11、第2のバリスタのバリスタ電圧をV12とすると、t1<t<t2の期間では電圧VDCはバリスタ電圧V11にクランプされ、t3<t<t4では電圧VDCはバリスタ電圧V12にクランプされる。
In the present embodiment, the varistor voltage of the
(第2の実施形態)
図4は本発明の第2の実施形態におけるサージ吸収装置105の構成を示す図である。なお、図4において図2と同様な構成は同符号にて記載し、第1の実施形態と重複する説明は省略する。
(Second embodiment)
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of a
サージ吸収装置105は、第1のヒューズ210、第1のバリスタ220、故障表示回路410、二重保護回路240で構成されている。ここで、サージ吸収装置105とライブライン106との接続点をC、サージ吸収装置105とニュートラルライン107との接続点をDとする。第1のヒューズ210と第1のバリスタ220は電源ライン(商用電源101のライブライン106とニュートラルライン107)の間に直列に接続されている。
The
報知回路としての故障表示回路410は第1のヒューズ210と並列に接続され、トランス411、整流回路412、コントローラ413で構成されている。トランス411の一次側は第1のヒューズ210と並列に接続されている。トランス411の二次側の一端はGNDに、他端は整流回路412の入力部に接続されている。コントローラ413は整流回路412の出力部に接続されている。コントローラ413は不図示の中央演算装置(CPU:Central Processing Unit)や不図示のメモリ等を備えており、電源装置が実装される電子機器全体の制御を行う。
A
整流回路412はダイオード414とコンデンサ415で構成されている。ダイオード414のアノードは整流回路412の入力部に接続されている。ダイオード414のカソードは整流回路412の出力部に接続されている。コンデンサ415の一端はGNDに他端は整流回路412の出力部に接続されている。ここで、コンデンサ415にかかる電圧をVEとする。
A
二重保護回路240は第1のヒューズ210に並列に接続され、第2のヒューズ241、第2のバリスタ242で構成されている。第2のヒューズ241、第2のバリスタ242は第1のヒューズ210の電極間(接続点Aと接続点B)との間にて直列に接続されている。
A
ここで、第1のバリスタ220及び第2のバリスタ242のバリスタ電圧はV1である。第1のバリスタ220及び第2のバリスタ242は、サージ吸収装置105にかかる電圧がバリスタ電圧V1を超えると、サージ吸収装置105の両端電圧VCDはバリスタ電圧V1にクランプされる。これにより、AC/DCコンバータ104へ異常電圧が侵入することを防止している。なお、第1の実施形態と同様に、第1のバリスタ220が正常である状態では、第2のバリスタ242は高抵抗となっているので、二重保護回路240には電流が流れず、サージ吸収保作に寄与していない。しかし、第1のバリスタ220が短絡故障し、第1のヒューズ210が溶断すると、二重保護回路240がサージ吸収保護に寄与することになる。
Here, the varistor voltage of the
次に第2の実施形態におけるサージ吸収装置105の動作について説明する。図5は第2の実施形態におけるサージ吸収装置105の動作を示す図である。図5では、商用電源101の電圧VINが図5(a)のように変化した際のサージ吸収装置105の両端電圧VCD(図5(a)図示)、コンデンサ415にかかる電圧VE(図5(b)図示)、第1のバリスタ220の故障有無状態(図5(c))を示している。
Next, operation of the
これから、期間0≦t<t1、t1≦t≦t2、t2<t<t3、t3≦t≦t4、t4<tにおける動作を説明する。
The operation in the
[0≦t<t1]
この期間は、商用電源101の電圧VINがバリスタ電圧V1を超えていない。つまり、サージが発生していない期間である。動作は第1の実施形態の期間[0≦t<t1]と同様のため説明を割愛する。
[0≦t<t1]
During this period, the voltage VIN of the
[t1≦t≦t2]
この期間は、商用電源101に外来サージが印加され、商用電源101の電圧VINがバリスタ電圧V1以上となっている期間である。ここで、期間[t1≦t≦t2]で発生している外来サージでは、第1のバリスタ220が短絡故障しておらず、第1のヒューズ210が溶断していない状態を示している。
[t1≤t≤t2]
During this period, an external surge is applied to the
この期間において、商用電源101の電圧VINは、バリスタ電圧V1を超えているが、第1のヒューズ210が溶断していない。第1のヒューズ210での電圧降下は微小であるため、故障表示回路410内のコンデンサ415にかかる電圧VEが十分低い状態(ほぼ0V)である。コントローラ413に印加される十分電圧が低いことから、コントローラ413はサージ吸収装置105が正常(すなわち、第1のバリスタ220が正常)であることを確認できる。
During this period, the voltage VIN of the
また、この期間において、商用電源101の電圧VINがバリスタ電圧V1を超えているため、サージ吸収装置105の両端電圧VCDはバリスタ電圧V1にクランプされる。そのため、サージ吸収装置105の両端電圧VCDは第1のバリスタ220のバリスタ電圧V1と等しくなる。
Also, during this period, the voltage VIN of the
このように、商用電源101に第1のバリスタ220のバリスタ電圧V1を超える外来サージが印加された場合、サージ吸収装置105の両端電圧VCDがバリスタ電圧V1にクランプされる。これにより、サージ吸収装置105の両端電圧VCDはバリスタ電圧V1に制限され、サージ吸収装置105後段にあるAC/DCコンバータ104を外来サージから保護することができる。
Thus, when an external surge exceeding the varistor voltage V1 of the
[t2<t<t3]
この期間は、商用電源101の電圧VINがバリスタ電圧V1を超えていない。つまり、サージが発生していない期間である。サージ吸収装置105の動作は期間[0≦t<t1]と同様であるため、説明を割愛する。
[t2<t<t3]
During this period, the voltage VIN of the
[t3≦t≦t4]
この期間は、商用電源101に外来サージが印加され、商用電源101の電圧VINがバリスタ電圧V1以上となっている期間である。また、この外来サージにより、t=t3において第1のバリスタ220の劣化が進行して短絡故障し、異常電流が流れ続けることで第1のヒューズ210が溶断した状態である。第1のバリスタ220が短絡故障し、第1のヒューズ210が溶断しているため、第1のヒューズ210に並列に接続されてある故障表示回路410と二重保護回路240に接続点Cと接続点D間の電圧VCDが印加されるようになる。なお、第2のヒューズ241は溶断していない。ここで、トランス411の巻数比をn、ダイオード414の順方向電圧をVFとすると、コンデンサ415にかかる電圧VEは
VE=VCD/n-VF
となり、故障表示回路410内のコンデンサ415にかかる電圧VEが高い状態である。コントローラ413に印加される電圧が十分高いことから、コントローラ413はサージ吸収装置105が異常(すなわち、第1のバリスタ220が短絡故障)であることを確認できる。
[t3≤t≤t4]
During this period, an external surge is applied to the
Thus, the voltage VE applied to the
また、この期間において、商用電源101の電圧VINが第2のバリスタ242のバリスタ電圧V1を超えているため、サージ吸収装置105の両端電圧VCDは第2のバリスタ242のバリスタ電圧V1にクランプされる。そのため、サージ吸収装置105の両端電圧VCDは第2のバリスタ242のバリスタ電圧V1と等しくなる。
Also, during this period, the voltage VIN of the
このように、第1のヒューズ210が溶断している状態で、商用電源101に第2のバリスタ242のバリスタ電圧V1を超える外来サージが印加された場合、サージ吸収装置105の両端電圧VCDがバリスタ電圧V1にクランプされる。これにより、サージ吸収装置105の両端電圧VCDは第2のバリスタ242のバリスタ電圧V1に制限され、サージ吸収装置105後段にあるAC/DCコンバータ104を外来サージから保護することができる。
In this way, when an external surge exceeding the varistor voltage V1 of the
[t4<t]
この期間は、商用電源101に外来サージが印加されているが、商用電源101の電圧VINが第2のバリスタ242のバリスタ電圧V1以下となっている期間である。この期間では、第1のバリスタ220が短絡故障しており、第1のヒューズ210が溶断していることにより、故障表示回路410に電圧VCDが印加されている。故障表示回路410の動作は期間[t3≦t≦t4]と同様であるため、説明を割愛する。
[t4<t]
During this period, an external surge is applied to the
また、この期間において、商用電源101の電圧VINが第2のバリスタ242のバリスタ電圧V1を超えていないため、第2のバリスタ242の抵抗値は十分高くなっており(高抵抗)、第2のバリスタ242に電流が流れない。そのため、サージ吸収装置105の両端電圧VCDは商用電源101の電圧VINと等しくなる。
Also, during this period, the voltage VIN of the
なお、コンデンサ415にかかる電圧VEが期間t3以降のように十分高くなっていることで、コントローラ413は、サージ吸収装置105が異常(すなわち、第1のバリスタ220が短絡故障)であると判定する。コントローラ413は、表示器440に警告を表示することで、作業者にサージ吸収装置105が異常であることを報知する。
Note that the
また、警告の方法として、スピーカーから警告音を発したり、通信回線を用いて不図示の別機器に情報伝達を行う構成でもよい。 Further, as a warning method, a warning sound may be emitted from a speaker, or information may be transmitted to another device (not shown) using a communication line.
以上説明したように、第2の実施形態においても第1の実施形態と同様の効果がある。 As described above, the second embodiment also has the same effect as the first embodiment.
104 AC/DCコンバータ
105 サージ吸収装置
210 第1のヒューズ
220 第1のバリスタ
230 故障表示回路
232 LED
240 二重保護回路
242 第2のバリスタ
104 AC/
240
Claims (7)
前記電源ライン間に接続され、前記電源ライン間に印加される電圧が所定の電圧を超えない状態では高抵抗になり、前記所定の電圧を超えると電圧をクランプする第1のサージ吸収素子と、
前記第1のサージ吸収素子に直列に接続され、前記第1のサージ吸収素子が短絡故障し、異常電流が流れることで溶断する第1のヒューズと、
前記第1のヒューズに対して並列に接続され、前記第1のサージ吸収素子が短絡故障するとサージ吸収保護を行う保護回路と、
前記第1のヒューズに対して並列に接続され、前記第1のヒューズが溶断すると異常を報知するための信号を出力する報知回路と、
を有することを特徴とするサージ吸収装置。 A surge absorber that is connected between power lines and absorbs a surge voltage applied between the power lines,
a first surge absorbing element connected between the power lines, having a high resistance when the voltage applied between the power lines does not exceed a predetermined voltage, and clamping the voltage when the voltage exceeds the predetermined voltage;
a first fuse that is connected in series to the first surge absorbing element and melts when the first surge absorbing element short-circuits and an abnormal current flows;
a protection circuit connected in parallel to the first fuse and performing surge absorption protection when the first surge absorption element is short-circuited;
a notification circuit connected in parallel to the first fuse and outputting a signal for notifying an abnormality when the first fuse blows;
A surge absorber characterized by comprising:
コンデンサと、
前記コンデンサに直列に接続され、極性を有する信号伝達素子と、
前記信号伝達素子に直列に接続され、前記コンデンサ及び前記信号伝達素子に流れる電流を制限する抵抗と、
前記信号伝達素子に対して逆極性となる方向で並列に接続されるダイオードと、を有し、
前記第1のヒューズが溶断すると、前記信号として前記信号伝達素子に電流が流れることを特徴とする請求項1または2に記載のサージ吸収装置。 The notification circuit is
a capacitor;
a signal transmission element connected in series with the capacitor and having polarity;
a resistor connected in series with the signal transmission element to limit current flowing through the capacitor and the signal transmission element;
a diode connected in parallel in a direction opposite in polarity to the signal transmission element;
3. The surge absorber according to claim 1, wherein when said first fuse blows, a current flows through said signal transmission element as said signal.
一次側が前記第1のヒューズに対して並列に接続されるトランスと、
前記トランスの二次側に出力される電圧を整流する整流手段と、を有し、
前記トランスの二次側の一端は前記整流手段に接続され、前記トランスの二次側の他端はGNDに接続され、
前記第1のヒューズが溶断すると、前記トランスの二次側に電圧が出力され、該電圧に基づいて前記信号を出力することを特徴とする請求項1または2に記載のサージ吸収装置。 The notification circuit is
a transformer whose primary side is connected in parallel with the first fuse;
rectifying means for rectifying the voltage output to the secondary side of the transformer,
one end of the secondary side of the transformer is connected to the rectifying means, the other end of the secondary side of the transformer is connected to GND,
3. The surge absorber according to claim 1, wherein when said first fuse blows, a voltage is output to the secondary side of said transformer, and said signal is output based on said voltage.
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JP2021164396A JP2023055236A (en) | 2021-10-06 | 2021-10-06 | Surge absorption device |
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