JPH0214287Y2

JPH0214287Y2 -

Info

Publication number: JPH0214287Y2
Application number: JP1981028267U
Authority: JP
Priority date: 1981-02-27
Filing date: 1981-02-27
Publication date: 1990-04-18
Also published as: JPS57141637U

Description

【考案の詳細な説明】この考案は、電子機器などのサージ保護回路に
関するもので、工業計測など信号を屋外で比較的
長距離に伝送する場合、伝送線路において発生す
る落雷などによる超高圧サージ電圧から、これら
計測信号の伝送器、受信装置などの電子機器を有
効に防護しようとするものである。

一般に、化学工業、水力、火力発電所、製鉄製
鋼所などにおける生産プラントは、広い地域に分
散配置されている各工程の状況を集中管理するた
め、各工程における計測信号は中央指令室に屋外
から伝送されるとともに、集中管理された各工程
の状態を目標状態に維持するように制御信号は、
中央指令室からプラントの各工程へ屋外を長距離
間を伝送され、この電気信号の屋外伝送の長距離
化は、水処理プラントの水源の大規模化や、原子
力発電プラントの大規模化にともない、ますます
拡大されつつある。これらの電気信号は比較的低
電圧（たかだか数十ボルト程度）で小電流（たか
だか数十ｍＡ程度）の直流信号が多いが、落雷に
よる伝送器・受信器など電子機器の破損がしばし
ば発生するため、放電管式避雷素子を主体とする
避雷器、もしくは固体避雷素子（バリスタ）を主
体とする避雷器が到来するサージ電圧の種類に応
じ多数配置され、これら電子機器を保護するよう
になつている。

第２図および第３図は、このような従来のサー
ジ保護回路の例を示したものであり、図におい
て、１，２は伝送線路側端子、３は接地端子、４
は放電管式避雷素子、５，６，９は固体避雷素子
（バリスタ）、１２，１３はツエナダイオード、１
６，１７は電流制御抵抗、１４，１５は保護され
る電子機器側端子である。

しかしながら、伝送線路にサージ電圧が発生し
たとき、第２図のサージ保護回路では、各伝送線
と接地線間に接続された放電管式避雷素子４が同
時に放電すれば、伝送路間に発生する電圧は小さ
くなる。実際には放電に若干の時間差があるため
伝送線路間にインパルスが発生し、サージ電圧が
予期されていた値よりはるかに大きい場合、ツエ
ナダイオード１２，１３が破損する。ツエナダイ
オードの破損を防ぐには抵抗１６，１７の値を大
きくする必要があるが、かくすると伝送線路のイ
ンピーダンスが大きくなつてしまう。

第３図のサージ保護回路では、第２図の欠点で
ある放電時間差による伝送路線間のインパルスの
発生はないが、サージ電圧が予期された値よりは
るかに大きい場合、パリスタ５，６，９あるいは
ツエナダイオード１２，１３のいずれかが破損
し、結果的にサージの保護回路自身が故障してし
まい、制御信号そのものの伝送に支障をきたし、
その都度点検・交換などを行なわねばならぬ問題
があつた。

また、固体避雷素子（バリスタ）はその特性
上、正常電圧がかかつた状態で若干のリーク電流
が流れており、対接地部分において完全な絶縁性
が望めない欠点がある。

この考案は以上の問題点を解消するもので、グ
ロー放電時における高電圧の発生と放電耐量に関
して相補的な特性を有する放電管式避雷素子と固
体避雷素子（バリスタ）とを組合せ、且つ保護さ
れる電子機器側端子間電圧を制限するために設け
たツエナダイオードを流れる電流は高周波チヨー
クコイルにより制限されるようにしたものであ
る。

以下図面を参照しながらこの考案をさらに詳し
く説明する。第１図において１および２は伝送線
路側端子で、この場合、伝送線路数は２である。
３は接地端子、４は放電管式避雷素子、５および
６は固体避雷素子（バリスタ）である。すなわち
４ならびに５，６は複数個の素子が伝送線路と接
地線との間に各１個接続されている。７および８
は、避雷素子４，５および６の相補的組合せ回路
の出力電圧端子である。９は放電管式避雷素子４
の放電による端子７，８間の電圧上昇を防ぐため
の固体避雷素子（バリスタ）である。１０および
１１はインダクタンス素子（高周波チヨークコイ
ル）、１２および１３は逆直列に接続されたツエ
ナダイオード、１４および１５は保護される電子
機器側端子である。

次に第１図について本考案の動作を説明する。
いま、伝送線路側端子１および２よりサージ電圧
が印加されたとき、そのサージ量が小さいときは
固体避雷素子５および６により対アース電圧が制
限される。固体避雷素子５および６の特性の一例
は第４図に示す通りであつて、サージ電流が大き
くなると、その制限電圧も上昇する。固体避雷素
子５および６の定格サージ耐量の範囲内で放電管
式避雷素子４の放電開始電圧を選んでおけば、そ
れ以上のサージが、はいつて来た時には、放電管
式避雷素子４は接地端子３との間で放電する。

放電管式避雷素子４は前述のように同時に放電
せず若干の時間差があるために、伝送線路間にイ
ンパルスが発生し、端子７および８間の電圧が増
大する。

このインパルス電圧は固体避雷素子９に印加さ
れ吸収されると共にインダクタンス素子１０およ
び１１、ツエナダイオード１２および１３により
吸収され、電子機器側端子１４，１５間電圧はツ
エナダイオードのツエナ電圧以下に制限される。
インダクタンス素子１０および１１は対接地に発
生するインパルス電圧をより効果的に制限し、電
子機器側端子１４および１５と接地間においては
固体避雷素子５および６（バリスタ）電圧以下に
制限し波形も鈍つたものにする。このため電子機
器側端子１４および１５間に接続される電子機器
の端子電圧は、ツエナダイオード１２および１３
のツエナ電圧以下に、対接地電圧は固体避雷素子
５および６のバリスタ電圧以下に制限されるの
で、この範囲で設計されている機器であれば破損
することはない。

なお、放電管式避雷素子４では放電耐量が多い
が、しかし放電条件による高電圧がグロー放電時
に発生する。これに対し、小型の固体避雷素子
（バリスタ）では、サージ耐量が小さい（８×20
×10^-6秒の時間幅のサージで2KA程度）が、放
電条件による高電圧が発生することはない。

またインダクタンス素子（高周波チヨークコイ
ル）１０および１１の代りに、インダクタンスを
含む巻線抵抗を使用しても有効である。

この考案によれば放電管式避雷素子のみを用い
たサージ保護回路のように伝送線路のインピーダ
ンスが過大になることがなく、また固体素子のみ
を用いたサージ保護回路のように対地絶縁性の低
下がなく、上記いずれの方式のものに比し、とも
にツエナダオードの破損が少なくなるなど機器の
信頼性が増す。また、サージ電圧は、各伝送線と
接地線間に接続された放電管式避雷素子と固体避
雷素子ならびに各伝送線間に接続された固体避雷
素子で有効に吸収されるので、インダクタンス素
子として小容量のものでよく、各伝送線間に接続
されるツエナダイオードとして高サージ耐量のも
のを必要としないことから、小型部品のみを使用
できるため、保護される電子機器内に装着できる
など、実用上極めて顕著な効果を奏することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の１実施例の主要部構成を示
す回路図、第２図および第３図は従来の電子機器
のサージ保護回路（避雷器）の回路図、第４図は
固体避雷素子（バリスタ）の電圧・電流特性であ
る。１および２：伝送線路側端子、３：接地端子、
４：放電管式避雷素子、５および６：固体避雷素
子（バリスタ）、９：固体避雷素子、１０および
１１：インダクタンス素子、１２および１３：ツ
エナダイオード、１４および１５：保護される電
子機器側端子、１６および１７：電流制限抵抗。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

電気信号を遠距離に伝送する複数の伝送線路
と、この電気信号を送信あるいは受信する電子機
器との間に種々のインピーダンス素子を介在させ
て、これら伝送線路より迷入するサージ電圧から
上記電子機器を保護する回路において、各伝送線
と接地線との間に接続された複数の放電管式避雷
素子と、各伝送線と上記接地線との間に接続され
た複数の固体避雷素子と、各伝送線間に接続され
た固体避雷素子と、各伝送線間に逆直列に接続さ
れたツエナダイオードとを設けるとともに、上記
線間固体避雷素子とツエナダイオードとの間の各
伝送線に、インダクタンス素子を接続したことを
特徴とする電子機器などのサージ保護回路。