過電圧保護コンポーネントには、どんなものがありますか?

ワイドミュラーでは、落雷保護と過電圧保護のコンポーネントとして、ガスアレスタ、バリスタ、またはサプレッサダイオードを使用しています。これらの電気的要素は、その応答特性と放電容量が異なります。

排ガス管

排ガス管

GDT

バリスタ

バリスタ

MOV

サプレッサダイオード

サプレッサダイオード

TAZ

ガスアレスタ/ガス充填サージアレスタ

排ガス管

  • 粗保護と定義される機能
  • 漏れ電流のない技術
  • 応答時間はマイクロ秒の範囲
  • 小型設計で高い放電容量

ガス注入放電管の構造

2つの電極が希ガス(例:アルゴンまたはネオン)を封入することで、ガス放電室内の電極は活性化化合物で被覆されています。追加の点火補助具が付いたガストラップもあります。

いわゆる点火電圧UZ1相当またはそれ以上の電圧が2つの電極間に印加されるとすぐにガスがイオン化し、排ガス管が点火してパルス電流が流れます。この電流は、2つの電極間の電圧がアーク燃焼電圧UZ2を下回るまで流れます。しかし、商用電源追随電流が発生するため、これらを制御する必要があります。

ガストラップの点火特性

通常の未着火状態の動作では、排ガス管は非常に高い電気抵抗を示します。着火後にのみ、その抵抗値は非常に低くなります。排ガス管は非常に高いインパルスエネルギーを放散できるため、粗保護とも呼ばれます。

また、漏れ電流がないため、ガスアレスタで構成される雷電流アレスタは電力量計の上流に設置することができます。排ガス管の応答時間はマイクロ秒の範囲であり、バリスタやサプレッサダイオードと比べると遅い部類に入ります。

バリスタ

バリスタ

  • 中間保護と定義される機能
  • 電圧依存性抵抗
  • 応答時間はナノ秒の範囲
  • 商用電源追随電流なし

バリスタ構造

現在主に使用されている金属酸化物バリスタは、約90%の酸化亜鉛と10%の他の金属酸化物から構成されています。粉末はプレスされ、焼結され、スズメッキされた銅線で接続されます。

寸法から技術データを推測できます。例えば、バリスタディスクの厚さはバリスタ電圧の尺度で、ディスクの直径は許容サージ電流の尺度となります。

バリスタの特性曲線

バリスタは対称的な電流-電圧特性を持っています。電圧が増加すると、バリスタの抵抗が減少し、良好なドレン性能を発揮します。

しかし、バリスタには一定の経年劣化を受けるという欠点があります。過度に頻繁な、あるいは高エネルギーの放電が発生すると、バリスタ内のダイオード粒子が「合金化」してしまいます。その結果、バリスタが公称範囲で十分に遮断されなくなり、コンポーネントに電流(漏れ電流)が流れます。

この漏れ電流により、半導体層が加熱されるため、バリスタの熱も監視する必要があります。このため、所定の温度で溶融する予圧スプリングと半田接続が使用され、アレスタを主電源電圧から安全に切断します。バリスタの応答時間は排ガス管よりも速く、ナノ秒の範囲です。

サプレッサダイオード

サプレッサダイオード

  • 精密保護と定義される機能
  • 低いサージ電流耐量(数100 A)
  • 応答時間はピコ秒の範囲

サプレッサダイオードの特性曲線

サプレッサダイオードの特性曲線は、逆電圧UR、降伏電圧UB、制限電圧UCという特徴があります。

過電圧が降伏電圧UBを超えると、ダイオードは非常に低い抵抗となり、アンペア単位の電流を大地に放出します。制限電圧UCは公称電圧の約1.8倍で、負荷にとって安全な値に電圧を制限します。

まとめ

3つのコンポーネント(排ガス管、バリスタ、サプレッサダイオード)の利点と欠点

排ガス管と火花ギャップ

  • 非常に高いエネルギー/非常に高い電流
  • 高い順方向電圧
  • 追従電流

バリスタ

  • 高いエネルギー/高い電流
  • 平均順方向電圧
  • 二次電気流無し

サプレッサダイオード

  • 低いエネルギー/低い電流
  • 低い順方向電圧
  • 二次電気流無し

複合回路

多くの場合、落雷保護・過電圧保護モジュールでは、様々なコンポーネントが組み合わされます。各コンポーネントが最適な動作領域で動作できるようになり、SPD全体の効率が向上します。複合回路は、高速応答、高いエネルギー吸収、サージ電圧に対するより効果的な保護を提供します。

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