JP2549149B2 - Surge protection circuit - Google Patents

Surge protection circuit

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JP2549149B2
JP2549149B2 JP63138446A JP13844688A JP2549149B2 JP 2549149 B2 JP2549149 B2 JP 2549149B2 JP 63138446 A JP63138446 A JP 63138446A JP 13844688 A JP13844688 A JP 13844688A JP 2549149 B2 JP2549149 B2 JP 2549149B2
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孝継 西川
一豊 成田
祐司 原田
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Toshiba Corp
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【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は雷サージにさらされる屋内外の電子機器のサ
ージ保護回路に関する。
The present invention relates to a surge protection circuit for indoor and outdoor electronic devices exposed to lightning surges.

(従来の技術) 配電線の柱上トランスを介して電源を引込んでいる屋
外の機器は、雷サージによる破壊を防ぐため、その電源
入力回路にサージ保護回路を装備することが常である。
(Prior Art) Outdoor equipment that draws in power through a pole transformer of a distribution line is usually equipped with a surge protection circuit in its power input circuit in order to prevent damage due to a lightning surge.

このサージ保護回路は、インパルス性の雷サージをバ
イパスすることにより低い電圧に抑制し、その後に接続
されている電子回路を保護する。従来のサージ保護回路
は、第3図に示す様な構成となっている。
This surge protection circuit suppresses an impulse type lightning surge to a low voltage and thereby protects an electronic circuit connected thereafter. The conventional surge protection circuit has a structure as shown in FIG.

配電線の柱上トランス2から引込まれる電源線A,B間
にサージ保護回路11を挿入し、更に電源線A,Bと屋外機
器1のフレームグランドFG間にサージ保護回路12,13を
挿入している。
Insert the surge protection circuit 11 between the power lines A and B drawn from the pole transformer 2 of the distribution line, and then insert the surge protection circuits 12 and 13 between the power lines A and B and the frame ground FG of the outdoor device 1. are doing.

このサージ保護回路12,13は通常、柱上トランスの2
次側が第2種接地E1を施している為、平常状態に於いて
は屋外機器1の端子BとFG間は同電位である事より必要
ない様に思われやすい。しかし、雷サージ電流が接地E1
に流れた場合、第2種接地の接地抵抗及び接地線のイン
ダクタンスによる電圧降下が生じ、この電圧が屋外機器
1の電源線A,BとFG間に大地間サージ電圧となって現れ
るので、抑制する為にサージ保護回路12,13は必要とな
るものである。
The surge protection circuits 12 and 13 are usually two pole pole transformers.
Since the second side is provided with the second type grounding E1, it seems that it is not necessary because the terminals B and FG of the outdoor device 1 are at the same potential in a normal state. However, the lightning surge current is grounded at E1
When it flows to the ground, a voltage drop occurs due to the grounding resistance of the second type grounding and the inductance of the grounding wire, and this voltage appears as a ground-to-ground surge voltage between the power supply lines A, B and FG of the outdoor equipment 1, so it is suppressed. In order to do so, surge protection circuits 12 and 13 are necessary.

(発明を解決しようとする課題) 従来の第3図のサージ保護回路11,12,13の構成は、第
4図の様に各種のサージ吸収素子で構成されているが、
下記の様な長所短所がある。
(Problems to be Solved by the Invention) The conventional surge protection circuits 11, 12, and 13 shown in FIG. 3 are composed of various surge absorbing elements as shown in FIG.
It has the following advantages and disadvantages.

(a)はギャップ付アレスタ(以後アレスタと称す)
で、第2図の一点鎖線EOで示す様な特性を有している。
(A) is an arrester with a gap (hereafter called an arrester)
Thus, it has the characteristics shown by the one-dot chain line E O in FIG.

特性カーブで分る様に、放電した時の制限電圧(EO
は低いが、インパルス放電開始電圧(ES)は高いという
特徴がある。
As can be seen from the characteristic curve, the limiting voltage (E O ) when discharged
Is low, the impulse discharge start voltage (E S) is a feature that high.

又、常時電圧が印加状態で使われると、放電した時に
続流が発生し易い。
Further, if the voltage is constantly applied, a follow current is likely to occur when discharged.

(b)は非線形素子であるギャップレスアレスタ(以
後バリスタと称す)で、第2図の点線eOで示す様な特性
を有している。
(B) is a gapless arrester (hereinafter referred to as a varistor) which is a non-linear element and has characteristics as shown by the dotted line e O in FIG.

特性カーブで分る様に、雷インパルス電圧(e)印加
し始めの制限電圧は低いが、雷インパルス電圧の立入り
による電流の増加に伴ない制限電圧が高くなる。
As can be seen from the characteristic curve, the limiting voltage at the beginning of applying the lightning impulse voltage (e) is low, but the limiting voltage becomes high as the current increases due to the entry of the lightning impulse voltage.

又、電流が流れる事によるバリスタ自身の発熱で特性
劣化が起り易い。
In addition, the characteristics of the varistor itself tend to deteriorate due to the flow of current.

更に、常時電圧印加状態で使われると、漏れ電流によ
る特性劣化も懸念される。
Further, if it is used in a state where a voltage is always applied, there is a concern that the characteristics may be deteriorated due to a leakage current.

(c)はアレスタとバリスタを直列に組合せて用いる
もので、インパルス放電開始電圧はアレスタの特性で決
まり、制限電圧はバリスタの特性で決まる為、雷サージ
を出来だけ低く抑える点では(a),(b)より劣る。
(C) is a combination of an arrester and a varistor in series. Since the impulse discharge starting voltage is determined by the characteristics of the arrester and the limiting voltage is determined by the characteristics of the varistor, in terms of suppressing lightning surge as much as possible (a), Inferior to (b).

以上の長所短所を勘案した上で最近は、 ● 常時電圧印加状態で使用していても、アレスタでバ
リスタの漏れ電流をしゃ断してる為、漏れ電流によるバ
リスタの特性劣化が防止できる。
In consideration of the above advantages and disadvantages, recently, ● Even if the device is always used with voltage applied, the leakage current of the varistor is blocked by the arrester, so deterioration of varistor characteristics due to leakage current can be prevented.

● アレスタの続流をバリスタでしゃ断する為、続流防
止特性がすぐれている。
● Since the follower of the arrester is cut off by the varistor, it has excellent follow-current prevention characteristics.

ことより(c)方式がよく使われる傾向にある。In particular, the method (c) tends to be often used.

しかし、第3図のサージ保護回路11,12,13に第4図
(c)方式を採用した場合、サージ保護回路11,12につ
いては常時電圧が印加される回路なので、放電時の続流
防止、バリスタの特性劣化防止の観点より非常に有効で
あるが、サージ保護回路13に関しては、常時BとFGが同
電位で放電時の続流が発生しない為、第4図(c)方式
を採用するメリットがない。
However, when the method of FIG. 4 (c) is adopted for the surge protection circuits 11, 12, and 13 of FIG. 3, the surge protection circuits 11 and 12 are circuits to which a constant voltage is applied. , It is very effective from the viewpoint of preventing the characteristic deterioration of the varistor, but with regard to the surge protection circuit 13, the B and FG are always at the same potential, and the follow current at the time of discharge does not occur, so the method of FIG. 4 (c) is adopted. There is no merit to do.

又、サージ保護回路は、第3図に示す如く屋外機器へ
の入力電源に対し3組であり、配電線の柱上に設置され
る機器に装備するには小形化が必要である。したがっ
て、サージ保護回路の小形化を考え、第4図(a)方式
のアレスタとしてもよいが、インパルス放電開始電圧が
高い欠点がある。
Further, as shown in FIG. 3, the surge protection circuits are three sets for the input power source to the outdoor equipment, and the equipment installed on the pole of the distribution line needs to be miniaturized. Therefore, considering the downsizing of the surge protection circuit, an arrester of the type shown in FIG. 4 (a) may be used, but it has a drawback that the impulse discharge starting voltage is high.

雷サージをできるだけ抑制する為なら、第4図(b)
方式としてもよいが、前述した様に雷サージ電流による
特性劣化が起り易いので、耐量の大きなバリスタが必要
となり、形状が大形となる欠点がある。
To suppress lightning surges as much as possible, see Fig. 4 (b).
Although the method may be adopted, there is a drawback that the varistor having a large withstanding capacity is required because the characteristics are easily deteriorated by the lightning surge current as described above, and the shape is large.

よって本発明は、小形化でき屋内外の電子機器のフレ
ームグランドと入力電源の接地側との間のサージ保護と
して、サージ抑制性能がよく、かつ特性劣化が起りにく
いサージ保護回路を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention provides a surge protection circuit that can be miniaturized and has good surge suppression performance and is less likely to cause characteristic deterioration as surge protection between the frame ground of an indoor / outdoor electronic device and the ground side of an input power supply. To aim.

〔発明の構成〕[Structure of Invention]

(課題を解決するための手段) 本発明は従来バリスタとアレスタを直列に組合せたサ
ージ保護回路が1入力電源当り3組必要とするところを
第1図の様に3極アレスタ14a′の中間極とバリスタ14
b′を直列にし、バリスタ14b′の片方を入力電源の非接
地側Aへ、3極アレスタ14a′の片極を入力電源の接地
側Bへ接続し、他極を屋外機器1のフレームグランドFG
へ接続し、従来より使われているサージ保護回路1組を
入力電源の接地側Bと屋外機器1のフレームグランドFG
間に挿入することにより2組のサージ保護回路ですむ様
に構成するものである。
(Means for Solving the Problem) According to the present invention, a surge protection circuit in which a varistor and an arrester are combined in series requires three sets per one input power source, as shown in FIG. And barista 14
Connect b'in series, connect one side of the varistor 14b 'to the ungrounded side A of the input power supply, connect one pole of the 3-pole arrester 14a' to the grounded side B of the input power supply, and connect the other pole to the frame ground FG of the outdoor device 1.
To the ground side B of the input power supply and the frame ground FG of the outdoor equipment 1
It is configured so that two sets of surge protection circuits can be inserted by inserting between them.

(作 用) 第1図の様に構成されたものに於いては雷サージが入
力電源の線間、あるいは入力電源と大地間に進入してき
た場合のいずれでもサージ保護としては有効に働くもの
である。
(Operation) With the configuration as shown in Fig. 1, it is effective for surge protection even if a lightning surge enters between the lines of the input power source or between the input power source and the ground. is there.

(実施例) 第1図は本発明の一実施例であり、2は柱上トラン
ス、E1は柱上トランス2次側の第2種接地、1は屋外機
器、10は雷サージより保護する電子回路、Aは柱上トラ
ンスの非接地側、Bは柱上トランスの接地側、FGは屋外
機器1のフレームグランド、14′はサージ保護回路で14
a′は3極アレスタ、14b′はバリスタ、13は従来より使
われているサージ保護回路(第4図に示すようなギャッ
プ付アレスタ,ギャップレスバリスタ,またはギャップ
付アレスタおよびギャップレスバリスタの直列回路)
で、サージ保護回路14′は3極アレスタ14a′の中間極
とバリスタ14b′を直列としバリスタの他端を電源の非
接地側Aへ、3極アレスタ14a′の片極を電源の接地側
Bへ他極を屋外機器のフレームグランドFGへ接続する様
に構成する。
(Embodiment) FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, in which 2 is a pole transformer, E 1 is a secondary side grounding of the pole transformer secondary side, 1 is an outdoor device, and 10 is protection from lightning surge. Electronic circuit, A is the non-grounded side of the pole transformer, B is the grounded side of the pole transformer, FG is the frame ground of the outdoor equipment 1, and 14 'is the surge protection circuit.
a'is a 3-pole arrester, 14b 'is a varistor, and 13 is a conventional surge protection circuit (gap arrestor, gapless varistor, or series circuit of gap arrester and gapless varistor as shown in Fig. 4).
In the surge protection circuit 14 ', the intermediate pole of the three-pole arrester 14a' and the varistor 14b 'are connected in series, and the other end of the varistor is connected to the ungrounded side A of the power source and one pole of the three-pole arrester 14a' is connected to the grounded side B of the power source. Configure to connect the other pole to the frame ground FG of the outdoor equipment.

外部より雷サージが入力電源のA,B線間に侵入すると
バリスタ14b′と3極アレスタ14a′のB側接続の回路で
放電しA,b間の電圧を抑制する。又柱上トランス2とこ
の2次側接地のE1間に雷サージが侵入した場合は、バリ
スタ14b′と3極アレスタ14a′のFG側接続の回路で放電
しA−E1間の電圧を抑制する。
When a lightning surge from the outside enters between the A and B lines of the input power supply, the circuit connecting the B side of the varistor 14b 'and the three-pole arrester 14a' discharges and suppresses the voltage between A and b. If the lightning surge has entered between the transformer 2 Toko of the secondary side ground E 1 Matahashira, the voltage between the discharge and A-E 1 in the circuit of the FG side connection of the varistor 14b 'and 3-pole arrester 14a' Suppress.

雷サージ電流が柱上トランス2の2次側接地E1に流れ
BとFG間にサージ電圧が出た場合は、サージ保護回路13
で放電し、電圧を抑制する。
Lightning surge current flows to the secondary side grounding E 1 of pole transformer 2, and if surge voltage occurs between B and FG, surge protection circuit 13
It discharges at and suppresses the voltage.

この時侵入サージが急峻でサージ保護回路13での放電
電圧が高ければ3極アレスタも放電するが雷サージは一
過性でありすぐBとFGが同電位となる為続流しゃ断は問
題なく行われるものである。
At this time, if the intrusion surge is steep and the discharge voltage in the surge protection circuit 13 is high, the 3-pole arrester will also discharge, but the lightning surge is transient and B and FG will immediately be at the same potential, so continuous current interruption will occur without problems. It is something that will be done.

以上説明した様に本実施例によれば2組のサージ保護
回路で従来と同時のサージ保護性能を有する事より屋外
機器の小形化に役立つと同時に部品点数が少ない為信頼
度も向上するものである。
As described above, according to the present embodiment, two sets of surge protection circuits have the same surge protection performance as the conventional one, which is useful for downsizing outdoor equipment, and at the same time, reliability is improved because the number of parts is small. is there.

以上迄説明した内容では屋外機器のサージ保護回路と
して説明したが屋内機器のサージ保護回路としても使え
るものである。又、第1図に於いて、B−FG間が3極ア
レスタの放電抑制で十分な場合は、サージ保護回路13は
不要なものである。
In the contents described above, the surge protection circuit for the outdoor equipment has been described, but the surge protection circuit for the indoor equipment can also be used. Further, in FIG. 1, when it is sufficient to suppress the discharge of the 3-pole arrester between B and FG, the surge protection circuit 13 is unnecessary.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば小形化してもかつサージ抑制性能がよ
いサージ保護回路を得ることができる。
According to the present invention, it is possible to obtain a surge protection circuit which has a small size and good surge suppression performance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明のサージ保護回路を備えた屋外機器構成
図、第2図は各サージ吸収素子の特性図、第3図は従来
のサージ保護回路を備えた屋外機器構成図、第4図は従
来のサージ保護素子の構成図である。 1……屋外(内)機器、2……柱上トランス 10……電気回路 11〜14,14′……サージ保護回路 14a,14a′……アレスタ、14b,14b′……バリスタ e……雷インパルス電圧カーブ(雷サージ電圧) ES……アレスタのインパルス放電開始電圧 Ea……アレスタの放電開始電圧 eo……アレスタの制限電圧カーブ eo……バリスタの制限電圧カーブ
FIG. 1 is a block diagram of an outdoor device equipped with the surge protection circuit of the present invention, FIG. 2 is a characteristic diagram of each surge absorbing element, FIG. 3 is a block diagram of an outdoor device equipped with a conventional surge protection circuit, and FIG. FIG. 4 is a configuration diagram of a conventional surge protection element. 1 …… Outdoor (inside) equipment, 2 …… Pole transformer 10 …… Electric circuit 11 to 14,14 ′ …… Surge protection circuit 14a, 14a ′ …… Arrester, 14b, 14b ′ …… Varistor e …… Lightning Impulse voltage curve (lightning surge voltage) E S …… arrester impulse discharge start voltage E a …… arrester discharge start voltage e o …… arrester limit voltage curve e o …… varistor limit voltage curve

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 祐司 神奈川県川崎市幸区堀川町66番2 東芝 エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 実開 昭63−105428(JP,U) 特公 昭61−47050(JP,B2) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yuji Harada 66-2 Horikawa-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Toshiba Engineering Co., Ltd. (56) Bibliography Sho 63-105428 (JP, U) JP 61 -47050 (JP, B2)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】片線が接地されている電源を入力電源とす
る機器に備えるサージ保護回路において、前記入力電源
の非接地側に非線形素子のギャップレスバリスタの一端
を接続し、当該ギャップレスバリスタの他端にギャップ
付3極アレスタの中間極を接続し、前記ギャップ付3極
アレスタの片極を前記入力電源の接地側に接続し、この
ギャップ付3極アレスタの他端を前記機器のフレームグ
ランドに接続する第1のサージ保護回路と、前記入力電
源の接地側と前記フレームグランド間にギャップ付アレ
スタ,ギャップレスバリスタ,またはギャップ付アレス
タおよびギャップレスバリスタの直列回路を接続する第
2のサージ保護回路とからなることを特徴とするサージ
保護回路。
1. In a surge protection circuit provided in a device using a power supply whose one wire is grounded as an input power supply, one end of a gapless varistor of a non-linear element is connected to the non-grounded side of the input power supply, and another gapless varistor is connected. An intermediate pole of a 3-pole arrester with a gap is connected to an end, one pole of the 3-pole arrester with a gap is connected to the ground side of the input power source, and the other end of the 3-pole arrester with a gap is used as a frame ground of the device. From a first surge protection circuit to be connected, and a second surge protection circuit to which a gap arrester, a gapless varistor, or a series circuit of a gap arrester and a gapless varistor is connected between the ground side of the input power source and the frame ground. Surge protection circuit characterized by
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