JPS63249421A

JPS63249421A - Ｃｒフイルタ

Info

Publication number: JPS63249421A
Application number: JP8158887A
Authority: JP
Inventors: 邦夫横倉
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-04-02
Filing date: 1987-04-02
Publication date: 1988-10-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【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、高感度な制御系を有し、対地間の漂遊静Ｎ、
容量を大きくできない回路例えばサイリスタ設備が負荷
に接続をれた回路において、ｌ＝ｆ、ずる開閉器の開閉
サージを抑制するために用いられるＣＲフィルタに関す
る。

（従来の技術）最近の半導体技術および制御技術の進歩と、省力化およ
び静止化要求の高まりにより、インバータ、サイクロコ
ンバータ等が各分野に普及している。これらの機器は、
サイリスタが主要素子として使用されているが、これら
のサイリスタの高圧化および大８量化も進歩し、前記イ
ンバータ、サイクロコンバータ単機当りの容量も大形化
している。

一方配電系統においても、高圧化が進み、２２〜６６（
ｋＶ）クラスの配電機器が普及しており、これら配電機
器の分野でも技術的進歩により、小形化・高性能化が進
んでいる。また配電系統においては、設備の安全性を確
保するため、ケーブル系や遮断器例えばメタルクラッド
を多用する傾向にある。また変圧器も、変圧比が大きく
なり、６６（ｋＶ　）より１．３（ｋＶ）まで直落しす
るケースも出てきている。

このような状況のもとで、配電系統に適用された遮断器
等の開閉にともなう開閉サージ電圧が、低圧系統へ侵入
し低圧機器に害を加えることがある。例えば、６６（ｋ
Ｖ）系統では１．２〜１．３　ｐ、ｕのサージ電圧が発
生するが、高圧機器では伺んら問題視されないサージ電
圧でも、これらサージ電圧が、変圧器あるいは、接地系
統へ侵入した場合、これらサージ電圧により低圧機器の
絶縁破壊、誤動作等の原因となりうる。

特に最近は、制御系の電子化やデジタル化が進み、この
ため単発のサージ侵入により、システム全体を停止ある
いは破損させること本ありうる。

このようなことから従来より、この種の高圧側よりの侵
入サージに対しては、その侵入経路にフィルタを設置し
て保護する手法が取られてきた。

九カ記フィルタＶ寸、高周波サージをキャパシタを使用
して×Ｉ地へ逃がす手法であるが、最近の制御系は、そ
の応答が高感度になっているため、対地間の漂遊静電容
量を大きくすることができない。このため、侵入サージ
が大きな電力をもったシステムでは、フィルタによるサ
ージ対策が充分できない場合が発生する。

（発明が解決しようとする問題点）以上述べたことから、高圧側より侵入するサージ電圧は
、従来よりフィルタで防ぐことが一般的であったが、制
御系が高感度になってくると、フィルタの対地間に入れ
るキャパシタの容量を犬きくすることが出来なくなシ、
結果として侵入サージをフィルタで防止することが出来
なくなる。

そこで、本発明は、高周波サージ侵入時のみ有効に作動
し、サージを抑制可能なＣＲフィルタを提供することを
目的とする。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明は前記目的を達成するため次のようにしたもので
ある。第１番目の発明では、高周波サージが印加される
回路に設けられ、抵抗と静電容量の小なる第１のキヤパ
シタ９シタを直列に接続し、この第１のキャパシタに並
列に非直線素子を接続し、この非直線素子と前記第１の
キヤパシタやシタの接続点の一方に直列に静電容量の大
なる第２のキヤパシタぐシタを接続してなるものである
。第２番目の発明では高周波サージが印加される回路に
設けられ、抵抗と静電容量の小なる第１のキャパシタを
直列に接続し、この第１のキャパシタに並列に、非直線
素子と放電ゼヤッデと静電容量の大なる第２のキャパシ
タとの直列回路を接続してなるものである。

第３番目の発明では高周波サージが印加される回路に設
けられ、抵抗と静電容量の小なる第１のキヤＡ？シタを
直列に接続し、この第１のキャパシタの一方のリード線
をフェライトリングに貫通宴せるか、又は前記リード線
をフェライトリングに巻き付け、前記第１のキヤパシタ
母シタと前記フェライトリングに並列に、静電容量の大
なる第２のキャパシタと非直線素子と放電ギャップの直
列回路を接続してなるものである。第４番目の発明では
高周波サージが印加される回路に設けられ、抵抗と静電
容量の小なる第１のキャノ？シタを直列に接続し、この
第１のキャ）Ｊ？シタの一方のリード線をフェライトリ
ングに貫通させるか、又は前記リード線をフェライトリ
ングに巻き付け、前記フェライトリングと前記第１のキ
ヤパシタぐシタに並列に、非直線素子を接続し、前記第
１のキヤｄ’シタの一方のＩＪ−ド線に静電容量の大な
る第２のキャパシタを接続してなるものである。

（作用）本発明は前記のように構成されているので、以下のよう
な作用が得られる。すなわち、第１番目の発明では、Ｃ
Ｒフィルタ両端に高周波サージが印加されると、静電容
量の小なる第１のキャパシタの分担電圧により、非直線
素子が動作し、高周波サージ侵入時のみ抵抗と静電容量
の大なる第２のキヤパシタ？シタの直列回路の特性とな
る。

また、第２番目の発明で￥：ｉＣＲフィルタの両端′ｌ
Ｃ高周波サージが印加されると、静１！答情の小なる第
１のキヤパシタｆシタの分担電圧により放電ギャップが
放電し、かつ非直線素子が放電電流により低インピーダ
ンスとなるため、ＣＲフィルタ全体としては、抵抗と静
電容量の大なる第２のキャノ９シタの直列回路の特性と
なる。

さらに第３番目の発明ではＣＲフィルタの両端に高周波
サージが印加されると、静電容量の小なる第１のキャノ
！シタとフェライトリングとの分担電圧により放ｖＬフ
ヤッゾが放電し、かつ非直線素子が放′１！電流により
低インピーダンスとなるため、ＣＲフィルタ全体として
は、抵抗と静電容量の大なる第２のキャパシタの直列回
路の特性となる。

また、第４番目の発明ではＣＲフィルタの両端に高周波
サージが印加されると、静電容量の小なる第１のキヤ７
４′シタとフェライトリングとの分担電圧により、非直
線素子が低インピーダンスとなるため、ＣＲフィルタ全
体としては抵抗と静電容量の大なる第２のキヤパシタや
シタの直列回路の特性となる。

（実施例）以下、本発明について図面を参照して説明する。第１図
は本発明によるＣＲフィルタの第１の実施例を示す回路
図である。第１図に示すように、抵抗１と静電容量の小
さい第１のキャパシタ２と静電容量の大きな第２のキヤ
パシタぐシタ３を対地間直列に接続し、キャパシタ２と
並列に非直線素子子例えばＺｎＯ素子又はイヤラグ付ｚ
ｎｏ素子を接続したものである。

次に第１図のように構成されたＣＲフィルタの動作につ
いて説明する。いま、抵抗１の抵抗値をＲ、キャパシタ
２の静電容量を０１、キャノヤシタ３の静電容量　ｋ　
Ｃ２とし、ＣＲフィルタ端子に加わるサージの周波数を
ｆとすれば、フィルタのインピーダンスＺは（１）のよ
うになる。

（１）式において、ｆを変化させたときのインピーダン
ス特性は第２図の実線のようになる。この時、フィルタ
を流れるサージ電流をｉとすると、各キャパシタ２，３
の分担電圧は（２）のようになる。

ここでＣＩ＜Ｃ２とすれば、”Ｃ１＞　”Ｃ２となる。

即にフィルタに印加されたサージ電圧の内、キャパシタ
分担電圧はほとんどキャパシタ２で分担する。一方、キ
ャノヤシタ２には、非直線素子４が並列に接続されてい
るので、キャパシタ２の分担電圧ｖｃ１で非直線素子４
が動作し、その内部抵抗が低下すると、サージ電流ｉは
、非直線素子４へ分流する。今、非直線素子４動作時の
内部抵抗を無視し、抵抗１とキャパシタ３によるフィル
タのインピーダンス特性を求めると、第２図破線のよう
になる。従って、サージがフィルタに侵入すると、フィ
ルタのインピーダンスが変化し、サージ）に流が非直線
素子４を介し放電することで、サーシタ抑制効果が得ら
れる。

第３図は本発明によるＣＲフィルタの第２の実施例を示
す回路図である。第３図に示すように抵抗１と静電容量
の小なる第１のキヤパシタ母シタ２の直列回路と、この
キヤパシタ等シタ２と並列に、ＺｎＯ素子の如き非直線
素子７と放電ギャッｆ６と、静電容量の大なる第２のキ
ヤパシタゼシタ５よりなる直列回路を接続したものであ
る。

第３図の回路において、定常にばＣＲフィルタに印加こ
れている電圧は、抵抗１とキャ／４’シタ２で分担さｒ
している。またキヤパシタ？シタ２の分担電圧と同じ電
圧が放電ギャップ６に加わる。

ＣＲフィルタＶこ過電圧が印加されると、キャノ々ン夕
２の分担電圧も上昇し、これにともない放電ゼヤノｆ６
に加わる電圧も上昇する。この電圧て放電だヤノノ６が
耐えられなくなると、放電ギャップ６が放電する。ここ
でキヤパシタやシタ２ｆＣ２、キヤパシタゼシタ５を０
５　とすると、Ｃ，、Ｃ，には（３）式が成り立つとす
る、Ｃｚ＜Ｃ６・・・・・・（３）さた、非直線素子７のｖ、ｒｎＡを、ＣＲフィルタに定
常時印加される電圧波高値程度に設定しておく。

以上のような状態で放電ゼヤッグ６が放電すると、第３
図に示すＣＲフィルタは、見かけ上、抵抗１とキャパシ
タ５の直列ＣＲフィルタと同時の・特性金示す。従って
、サージ抑制効果が得られる。

この場合のインピーダンス特性を示すと、第４図のよう
になる。

第５図は本発明による第３の実施例を示す回路図である
。第５図に示すように抵抗Ｊと０電容吐の小σな第１の
キャノξシタ２の直列回路と、このギャノ２シタ２のリ
ード線ヲフエライトリング８に巻きイ・１けるか、また
は該リード線をフェライトリング８に貫通ζせ、このフ
ェライトリング８とキヤパシタやシタ２の直列回路と並
列に、放電ギャツｆ９とＺｎＯ素子の如き非直線素子１
０と静電容量の大なる第２のキヤパシタゼシタ１ノより
なる直列回路を接続したものである。

第５図において、定常時にはＣＲフィルタに印加されて
いる電圧は、抵抗１とキヤパシタ母シタ２で分担されて
いる。正確にはフェライトリング８の部分がインダクタ
ンスＬｆｋ有するため、この部分での分担電圧もあるが
、定常時は低周波領域であるから、このフェライトリン
グ８の電圧は無視できる。いま、ＣＲフィルタに加わる
電圧の高周波数をωとし、キャパシタ２の静電容量を０
２とし、抵抗１の抵抗［’ｋＲとすると、フィルタのイ
ンピーダンスｚ８は（４）式のようになる。

このインピーダンス特性を示すと第６図の実線のように
なる。即ち、高周波領域になると、フェライトリング８
に有するインダクタンスＬｆＫよる分４ｕ、’ｌ［圧が
大きくなり、全体としてのインピーダンスンよ大きくな
ってくる。

このような特性を有するＣＲフィルタに高周波サージ電
圧が印加されると、キャパシタ２とフェライトリング８
の全分担電圧の比率が上昇する。

キヤパシタ９シタ２とフェライトリング８の全分担電圧
と同じ値が放電イヤノｆ４で加わっている。

従って、ＣＲフィルタに高周波サージが印加されると、
放電６１　ヤノプ９に加わる７１′Ｌ圧も上昇し、これ
に耐えらｆｌ、Ｉシくなると、放電ゼヤッグ９が放１江
する。

放電ザヤノプ９が放電すると、非直線素子１０の抵抗１
直も低下し、最終的には、抵抗１とキヤパシタ母シタ１
）のＣＲフィルタの特性を示す。

ここでキヤパシタやシタ１ノの静電’Ｂ　量Ｃ＋　＋と
、キヤパシタＰシタ１ノの静ｆｉｔ容ｆｆ１ｃ＋＋のｉ
ｌに（５）式が成り立つものとする。

Ｃｔ　＜　Ｃも　　　　　　　　　・・・・・・（５）
抵抗ｌとキャパシタ１ノでなるＣＲフィルタのインピー
ダンス特性は第６図破線で示すようになる。従って、放
電ギャツ７°９が放電すると、ＣＲフィルタの特性は実
線の特性より破線の特性へ移行する。従って、サージ抑
制効果が得られる。

ｇ　７　Ｌは本発明によるＣ）１フイルタの第４の実施
例全示す回路図である。第７図に示すように、抵抗ノと
静電容量の小さな第１のキヤパシタぐシタ２に直列接続
したものに、この第１のキ４．・？シタ２のリード線の
一方をフェライトリング１２に巻き付けるか、または該
リード線をフェライトリング１２に貫通させ、このフェ
ライトリングＪ２からのリード線に静電８ｔの犬き々第
２のキヤパシタぞシタ１３を接続し、前記フェライトリ
ング１３とキヤパシタやシタ２に並列にＺｎＯ素子のど
とく非直線素子１４を接続したものであるっ第７図の回
路において定常時にはＣＲフィルタに印加されている電
圧は、抵抗１とキヤパシタセンタ２とフェライトリング
１２とキャノにシタ１３で分担されている。この場合、
フェライトリング１２はインダクタンスを有するが、定
常時は低周波領域であるから、フェライトリング１２で
の分担電圧は無視できる。ところが、高周波領域になる
と、フェライトリング１２に有するインダクタンスによ
る分担電圧が大きくなり、全体としてのインピーダンス
は大きくなってくる。このような特性を有するＣＲフィ
ルタに高周波サージ電圧が印加されると、キャノやシタ
２とフェライトリング１２の全分担電圧の比率が上昇す
る。このため、非直線素子１４に印加される電圧が上昇
することから、非直線素子１４の抵抗値が低下し、最終
的には抵抗ｌとキャノ９シタ１３のＣＲフィルタの特性
となる。従って、サージ抑制効果が得られる。

［発明の効果］以上述べた本発明によれば、高周波サージ侵入時のみ有
効に作動し、サージを抑制可能なＣＲフィルタを提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるＣＲフィルタの＠１の実施例を示
す回路図、第２図は第１図のインピーダンス特性図、第
３図、第５図、第７図はそれぞれ１本発明によるＣＲフ
ィルタの第２、第３、第４の実施例を示す回路図、第４
図および第６図はそれぞれ第３図および第５図のインピ
ーダンス特性図である。１・・・抵抗、２・・・静電容量の小なる第１のキヤパ
シタぞシタンス、３，５．１１・・・静′！ｌ！容量の
大なる第２のキャパンタンス、４，７．１０・・・非直
線素子、６．９・・・放電ギヤラグ。出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第　１　図ム第２図８３図竺４図第５図本第６図第７図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）高周波サージが印加される回路に設けられ、抵抗
と静電容量の小なる第１のキャパシタを直列に接続し、
この第１のキャパシタに並列に非直線素子を接続し、こ
の非直線素子と前記第１のキヤパシタの接続点の一方に
直列に静電容量の大なる第２のキャパシタを接続してな
るＣＲフィルタ。
（２）高周波サージが印加される回路に設けられ、抵抗
と静電容量の小なる第１のキャパシタを直列に接続し、
この第１のキャパシタに並列に、非直線素子と放電ギャ
ップと静電容量の大なる第２のキャパシタとの直列回路
を接続してなるＣＲフィルタ。
（３）高周波サージが印加される回路に設けられ、抵抗
と静電容量の小なる第１のキャパシタを直列に接続し、
この第１のキヤパシタの一方のリード線をフェライトリ
ングに貫通させるか、又は前記リード線をフェライトリ
ングに巻き付け、前記第１のキヤパシタと前記フェライ
トリングに並列に、静電容量の大なる第２のキヤパシタ
と非直線素子と放電ギャップの直列回路を接続してなる
ＣＲフィルタ。
（４）高周波サージが印加される回路に設けられ、抵抗
と静電容量の小なる第１のキヤパシタを直列に接続し、
この第１のキャパシタの一方のリード線をフェライトリ
ングに貫通させるか、又は前記リード線をフェライトリ
ングに巻き付け、前記フェライトリングと前記第１のキ
ヤパシタに並列に、非直線素子を接続し、前記第１のキ
ャパシタの一方のリード線に静電容量の大なる第２のキ
ヤパシタを接続してなるＣＲフィルタ。