JPH08138973A - サージ保護用コンデンサ - Google Patents

サージ保護用コンデンサ

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JPH08138973A
JPH08138973A JP27321794A JP27321794A JPH08138973A JP H08138973 A JPH08138973 A JP H08138973A JP 27321794 A JP27321794 A JP 27321794A JP 27321794 A JP27321794 A JP 27321794A JP H08138973 A JPH08138973 A JP H08138973A
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JP
Japan
Prior art keywords
capacitor
electrode
surge protection
dielectric constant
conductor
Prior art date
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Pending
Application number
JP27321794A
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English (en)
Inventor
Kenji Takahashi
賢司 高橋
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 サージ吸収に必要な静電容量を持ち、しかも
サージ保護用コンデンサの収納用の端子箱や収納盤の設
置を不要とするとともに、火災の心配もないサージ保護
用コンデンサを提供することである。 【構成】 電気機器2の口出導体6をコンデンサの一方
の電極として使用し、その口出導体6の電極形成部分の
外周上に設けられた高比誘電率絶縁物7と、この高比誘
電率絶縁物7の上に設けられたコンデンサの他方の電極
8と、この他方の電極8を接地するためのコンデンサリ
ード線10とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電気機器に対して外部
より侵入するサージ電圧を軽減するためのサージ保護用
コンデンサに関する。
【0002】
【従来の技術】産業施設として多用されている電気機
器、例えば、誘導機、同期機、変圧器、スイッチギヤ等
は、その運転中に開閉サージや電撃によるサージにさら
されることがある。そこで、これら電気機器に対してサ
ージ保護用アレスターと共にサージ保護用コンデンサが
使用されている。またサージ保護用コンデンサが単独で
使用される場合もある。
【0003】サージ保護用アレスターとしては、従来の
ギャップ付きアレスターより操作時間遅れの少ない、酸
化亜鉛素子を使用した酸化亜鉛形アレスターが広く使用
されるようになっている。酸化亜鉛形アレスターだけで
はサージ保護用として不十分な場合があるので、サージ
保護用コンデンサは現在でも非常に必要性が高い製品で
ある。
【0004】例えば、再発弧遮断する場合にアレスター
に加えてサージ保護用コンデンサが必要となる。図4に
示すように、再発弧遮断する遮断器回路では極めて急峻
な波形が発生し、発生サージ電圧がプラスの最大値から
マイナスの方向の最大値に向かって短時間の内に振動す
る場合がある。
【0005】図4は遮断時発生する開閉サージをEMT
P(ELECTRO ―MAGNETIC TRANSIENTPROGRAM)を用いて
解析したものを示している。このような場合おいて、波
形峻度が急峻なため、保護対象の電気機器にはプラス方
向電圧波高とマイナス方向電圧波高値との電位差ΔVが
かかることになる。アレスターは振動波形の対地電圧に
対して動作するので、振動波形の対地電圧がアレスター
の動作電圧以下であればアレスターは動作しない。した
がって、このような場合には、電気機器に過大な電圧が
かかることになる。
【0006】このような急峻な電圧に対し、アレスター
を動作させるには、アレスターの動作電圧を低めること
が考えられるが、そうすると少しの過電圧でいたずらに
アレスターの動作回数を増やすことになる。
【0007】この様に、アレスターのみでは、依然とし
て過電圧が電気機器にかかることがあり、侵入するサー
ジの急峻な波頭をまならせ、この部分を対地に放電する
ためのサージ保護用コンデンサが必要となる。このサー
ジ保護用コンデンサにより保護対象である電気機器へ侵
入する電圧の波高値も小さくすることができる。
【0008】すなわち、急峻な波頭を持つサージほど、
保護される電気機器の口出導体に近いコイル部分に分担
される傾向にあり、そのコイル層間絶縁に高い電圧スト
レスを与えることになる。このような不具合もサージ保
護用コンデンサを使用することにより急峻な波頭部を対
地に放電し回避できる。
【0009】従来のサージ保護用コンデンサの使用例を
図5に示す。サージ保護用コンデンサ1は、侵入サージ
3の反射による影響を避けるために、保護対象である電
気機器2の近くに設置される。サージ保護用コンデンサ
1は、侵入サージ3の急峻な波頭部4を対地に放電する
ので、保護対象である電気機器2には峻度並びに波高値
を低減した波形5が入力されることになる。このように
して、サージ保護対象の電気機器のコイル層間にかかる
電圧ストレスを緩和させている。
【0010】従来、これらサージ保護用コンデンサ1と
しては、保護される電気機器2とは独立した機器である
三相形コンデンサの1組、または単相形コンデンサを3
個設けたものが専ら使用されてきている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】ところが、サージ保護
用コンデンサ1は、独立した機器であるため、設置場所
についての配慮が必要である。サージ保護用コンデンサ
1は保護対象である電気機器2の近くに設置する必要が
あるため、従来、サージ保護用コンデンサ1を収納する
専用の専用収納盤を電気機器の近くに設置しそこに収納
するか、或いは、保護される電気機器側の端子部分を特
別に大きく設計してそこに収納するようにしていた。
【0012】一方、高圧回路用のサージ保護用コンデン
サ1は、絶縁のために絶縁油を使用した油入形となって
いるので、屋内設置の電気機器にとっては、サージ保護
用コンデンサ1の取り付けは、当然必要ではあるが、火
災の点より好ましくないという事情にある。また、サー
ジ保護用コンデンサ内に絶縁油を使用しているので、絶
縁油劣化に対する保守も必要になる。
【0013】この様に、従来のサージ保護用コンデンサ
は独立した機器であるため、収納場所として専用収納盤
や大きな端子箱が必要となり、高圧回路用では油入形と
なるため火災の心配や絶縁油劣化管理が必要となる。
【0014】本発明の目的は、サージ吸収に必要な静電
容量を持ち、しかもサージ保護用コンデンサの収納用の
端子箱や収納盤の設置を不要とするとともに、火災の心
配もないサージ保護用コンデンサを提供することであ
る。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1の発明
は、電気機器の口出導体をコンデンサの一方の電極とし
て使用し、その口出導体の電極形成部分の外周上に設け
られた高比誘電率絶縁物と、この高比誘電率絶縁物の上
に設けられたコンデンサの他方の電極と、この他方の電
極を接地するためのコンデンサリード線とを備えてい
る。
【0016】請求項2の発明では、請求項1の発明に対
し、高比誘電率絶縁物とその上に設けられた他方の電極
とを含めて、電気機器の口出導体を絶縁する絶縁物と同
一の絶縁物で一括対地絶縁を施している。
【0017】請求項3の発明は、請求項1の発明に対
し、高比誘電率絶縁物とその上に設けられた他方の電極
とを同心状に多層形成したものである。
【0018】そして、請求項4の発明は、請求項1の発
明に対し、高比誘電率絶縁物とその上に設けられた他方
の電極とを同心状に多層形成し、その多層形成した部分
を電気機器の口出導体を絶縁する絶縁物と同一の絶縁物
で一括対地絶縁を施し、口出し導体の電極形成部分に着
脱可能にしたものである。
【0019】
【作用】このようにすることにより、口出導体と高比誘
電率絶縁物を介した最外側の電極との間でサージ保護用
コンデンサを形成し、機器収納形のサージ保護用コンデ
ンサとする。かつ、高比誘電率絶縁物を電極間に使用す
るため、電極として使用する電気機器側の口出導体の長
手方向の長さと、最外側の電極の同じ方向の長さは小さ
くてすむ。
【0020】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図1は本
発明の第1の実施例を示すものである。保護対象の電気
機器の口出導体6の一部をコンデンサの電極の一方に利
用する。この電極形成部分の外周に高比誘電率絶縁体7
を取り付ける。高比誘電率絶縁体7としては、チタン酸
バリウムを用いる。この高比誘電率絶縁体7の更に外周
にコンデンサの他方の電極8を取り付ける。
【0021】最外側に位置する他方の電極8は、接地線
であるコンデンサリード10の断線を考慮し、保護対象
である電気機器の対地絶縁と同種の対地絶縁9を施して
いる。コンデンサリード線10はコンデンサの他方の電
極8より取り出され、対地絶縁9を経由して接地され
る。
【0022】この様にすることにより、口出導体6と最
外側の他方の電極8間でコンデンサを形成する。したが
って、電気機器に収納形のコンデンサとすることができ
る。また、高比誘電率絶縁体7を口出導体6と最外側の
他方の電極8間に挿入するため、一方の電極として使用
する電気機器側の口出導体6の長手方向の長さと、最外
側の他方の電極8の同じ方向の長さは小さくてすむ。こ
れはコンデンサの静電容量Cは挿入される比誘電率に比
例して大きくなるからである。
【0023】ここで、電気機器からの口出導体6が平板
状である場合には、そこに形成されるコンデンサの容量
は、次の式(1)で示される。また、円筒導体であるば
あいには、式(2)で示される。 C=ε0 εS S/d…(1) C=2πε0 εS l/log(r2/r1)…(2) ここで、 C:得られる静電容量 ε0:導体と電極間の高比誘電率絶縁体の比誘電率 εS:真空の誘電率 S :コンデンサ電極面積 d :導体と電極8との距離 l :円筒の長さ r1:内径 r2:外形
【0024】式(1)や式(2)に示すように、静電容
量は高比誘電率絶縁体の比誘電率に比例して大きくな
る。また、同じ静電容量を得るには、電極の面積や円筒
の長さは小さくてすむ。
【0025】ここで、本発明で使用する高比誘電率絶縁
体はチタン酸バリウムであるので、通常の絶縁物である
ガラス繊維やマイカの比誘電率に対し、5000倍もの
比誘電率を持つものである。
【0026】このように、高比誘電率絶縁体を使用すれ
ば所用電極面積や円筒長さは、通常の絶縁物を使用した
コンデンサに比して、約1/5000にすることがで
き、必要とされる電極の長さが短くてすみ、保護される
電気機器の口出導体6に占める内蔵されるコンデンサ部
の長さが短くてすむ。
【0027】次に、本発明の第2の実施例を図2に示
す。この第2の実施例のものは、高比誘電率絶縁体7と
他方の電極8とを多層構造にし、電気機器の口出導体6
上に同心状に配置したものである。図2では4層の場合
を示している。これによって、高電界によるコンデンサ
の破壊を防ぎ、必要絶縁耐力を持たせたものである。
【0028】図2において、各層の高比誘電率絶縁体7
の厚みdを等しくし、各電極8の表面積(電極の外周長
×長さ)Sを等しくすれば、各高比誘電率絶縁体7内の
電気力線密度、すなわち電界の強さはどのコンデンサで
も等しく、E=Q/εSとなるから、各コンデンサの電
圧もV=dEですべて等しくなり、電圧を均等に分担
し、電位傾度を直線上にできる。したがって、高電圧に
絶え、電気機器に内蔵され、コンパクトで乾式のサージ
保護用コンデンサを提供できる。
【0029】第3の実施例を図3に示す。保護対象であ
る電気機器の口出導体6に着脱可能となるように、高比
誘電率絶縁体7と他方の電極8との多層構造体を一体化
し、内径を口出導体6の直径に合わせたものである。こ
のような構成として、一体化した高比誘電率絶縁体7と
他方の電極8との多層構造体であるプレハブ体11を口
出導体6にワンタッチで挿入する。
【0030】この第3の実施例を用いることにより、サ
ージ保護用コンデンサを製作する上で作業性が良く、同
じ効果を持つサージ保護用コンデンサを提供できる。
【0031】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、サー
ジ保護用コンデンサを小形化できるので設置場所が小さ
くて済み、電気機器に収納形のコンデンサとすることが
できるので、収納場所として専用収納盤や大きな端子箱
が不要となる。また、乾式のサージ保護用コンデンサで
あるので、火災の心配や絶縁油劣化管理が必要なくな
り、屋内設置の電気機器にも容易に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す説明図
【図2】本発明の第2の実施例を示す説明図
【図3】本発明の第3の実施例を示す説明図
【図4】再発弧遮断時のサージ電圧の特性図
【図5】従来のサージ保護用コンデンサの適用例を示す
説明図
【符号の説明】
1 サージ保護用コンデンサ 2 電気機器 3 侵入サージ 4 急峻な波頭部 5 波高値低減波形 6 口出導体 7 高比誘電率絶縁体 8 コンデンサの他方電極 9 対地絶縁 10 コンデンサリード線 11 プレハブ体

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気機器に対して外部より侵入するサー
    ジ電圧を軽減するサージ保護用コンデンサにおいて、コ
    ンデンサの一方の電極として使用される前記電気機器の
    口出導体の電極形成部分と、この口出導体の電極形成部
    分の外周上に設けられた高比誘電率絶縁物と、この高比
    誘電率絶縁物の上に設けられたコンデンサの他方の電極
    と、この他方の電極を接地するためのコンデンサリード
    線とを備えたことを特徴とするサージ保護用コンデン
    サ。
  2. 【請求項2】 前記高比誘電率絶縁物とその上に設けら
    れた前記他方の電極とを含めて、前記電気機器の前記口
    出導体を絶縁する絶縁物と同一の絶縁物で一括対地絶縁
    を施したことを特徴とする請求項1に記載のサージ保護
    用コンデンサ。
  3. 【請求項3】 前記高比誘電率絶縁物とその上に設けら
    れた前記他方の電極とを同心状に多層形成したことを特
    徴とする請求項1に記載のサージ保護用コンデンサ。
  4. 【請求項4】 前記高比誘電率絶縁物とその上に設けら
    れた前記他方の電極とを同心状に多層形成し、その多層
    形成した部分を前記電気機器の前記口出導体を絶縁する
    絶縁物と同一の絶縁物で一括対地絶縁を施し、前記口出
    し導体の電極形成部分に着脱可能にしたことを特徴とす
    る請求項1に記載のサージ保護用コンデンサ。
JP27321794A 1994-11-08 1994-11-08 サージ保護用コンデンサ Pending JPH08138973A (ja)

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