保護の考え方

フエニックス・コンタクトのサージ保護機器で装置とシステムの周囲に効果的な保護サークルを作成できます。このため外部のサージ電圧が侵入するのをうまく防ぐことができます。ケーブルと保護回路のすべてのインターフェースに適切な保護装置を取り付ける必要があります。

電源、計測制御回路技術、IT、高周波システムの4つの主要分野で適切なサージ保護が見つかります。

保護ゾーン

典型的な一戸建てを例にした個別保護ゾーンの箇所  

典型的な一戸建てを例にした個別保護ゾーンの箇所

効果的な保護を実現するには、影響を受ける装置の設置場所と装置にとっての危険な影響を特定することが重要です。次の図は、典型的な一戸建ての個別保護ゾーンの場所を表しています。

LPZは雷保護ゾーン(Lightning Protection Zone)の頭文字をとった略語で、さまざまな危険ゾーンを意味します。ゾーンごとに次の特長があります。

  • LPZ 0A(直雷):屋外危険ゾーンです。
  • LPZ 0B(直雷):屋外危険保護ゾーンです。
  • LPZ 1:高エネルギーのサージ電圧が存在する屋内危険ゾーンです。
  • LPZ 2:低エネルギーのサージ電圧が存在する屋内危険ゾーンです。
  • LPZ 3:サージ電圧および装置やケーブル自体から発生するその他の影響がある危険なゾーンです。

ケーブルのサージ電流の影響

ケーブルの誘導電圧の原因  

ケーブルの誘導電圧の原因

サージ電圧は高周波数電流の放出と過渡過電圧プロセスで制限されます。つまり第一に重要なのはオーム抵抗ではなくケーブルの誘導抵抗であることを示しています。

ファラデーの電磁誘導の法則によれば、このようなサージ電流が接地電位に放出されると結合点と地面の間にサージ電圧が生成されます。

u0 = L x di/dt
u0 = 誘導電圧、V
L = インダクタンス、Vs/AをHで表す
di = 電流の変化、A
dt = 時間間隔、秒

誘導性抵抗は、ケーブルを短くするか放電路を並列に接続した場合にのみ下げることができます。このため、できるだけしっかり結合した等電位ボンディングが放電路の総インピーダンスと残留電圧を最小にする最高のテクニカルソリューションとなります。

等電位ボンディング

等電位ボンディングシステム  

等電位ボンディングシステム

完全な保護は完全な絶縁または完全な等電位ボンディングによってのみ実現できます。ただし完全に絶縁するのは多くの実用アプリケーションで不可能なため、完全な等電位ボンディングだけが残ります。

等電位ボンディングを実現するには、すべての導電性部品を等電位ボンディングシステムに接続する必要があります。保護装置で一括等電位ボンディングに活線を接続します。サージ電圧発生時はここに通電しサージ電圧を短絡させます。この方法でサージ電圧による被害を効果的に防止できます。

次のようなさまざまな等電位ボンディングシステムが作成できます。

  • ライン状等電位ボンディング
  • スター状等電位ボンディング
  • メッシュ状等電位ボンディング

メッシュ状等電位ボンディングは最も効果的な方式で、ここですべての導電性部品が別々のケーブルに接続し他のケーブルは最短経路ですべての終端点に接続します。このタイプの等電位ボンディングはコンピュータセンターなどきわめて影響を受けやすいシステムに適しています。

電源の多段階保護コンセプト

機器やシステムの保護に必要な対策は、選定したアレスタや予想される環境の影響によって、2段階または3段階に分かれます。各段階の保護機器はその段階の放電容量レベルや電圧保護レベルによって異なります。

次のように設置場所により異なる3段階保護の考え方があります。

  • タイプ1:雷電流アレスタ
    電圧保護レベル < 4 kV、通常の設置場所:主配電盤
  • タイプ2:サージ保護機器
    電圧保護レベル < 2.5 kV、通常の設置場所:二次配電盤
  • タイプ3:機器保護
    電圧保護レベル < 1.5 kV、通常の設置場所:端末機器の上流

保護段階1と2はアレスタの組合せによっても実現可能です。この保護機器はタイプ1およびタイプ2アレスタと同じ要件を満たします。特長は簡単に設置できることです。特別な設置条件を考慮する必要もありません。AEC原理で動作するアレスタの組合せはきわめて効果的であることが確認されています。ちなみにAECはアクティブエネルギー制御(Active Energy Control)の略語です。AECは電子機器のトリガをベースにしており、サージ電圧のエネルギーをそれぞれの保護段階に適切に分配します。それぞれの保護段階が過負荷にならないようにして必要な低電圧保護レベルを確保します。

タイプ1と2のアレスタの組合せとタイプ3アレスタによる3段階保護コンセプト:

  • タイプ1と2:雷電流アレスタ/サージ保護機器の組合せ
    電圧保護レベル < 2.5 kV、通常の設置場所:主配電盤
  • タイプ3:機器保護
    電圧保護レベル < 1.5 kV、通常の設置場所:端末機器の上流

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