サージサプレッサー

背景

米国電気電子学会（IEEE）の調査によると、電力線の障害は1日に平均4回発生します。これらの障害（コンセントに接続された電子機器に損傷を与える可能性のある電流の増加）は、雷またはその他の気象関連の事故によって引き起こされる可能性があります。送電線に影響を与える交通事故。モーター、コンプレッサー、蛍光灯などの電気製品の使用。電力会社によって開始された高出力の電気機器および電圧変動。と高周波ノイズ。このような障害は、電力サービスを中断または一掃し、電気機器を損傷する可能性があります。サージとスパイクの両方は、サージサプレッサーを使用することで防ぐことができます。サージサプレッサーは、干渉を接地する、つまり、電気機器ではなく地面に干渉を流す、および/または全体に過剰な電流を吸収する装置です。電気システム。スパイクやサージは、電源が入っていない場合でも電子機器に損傷を与える可能性があります。

歴史

最初のサージサプレッサーの1つは、1950年代にゼネラルエレクトリック社によって開発されました。同じ頃、日本でも同様の装置が開発されていました。初期のサージサプレッサーは、セレン整流器（直流を交流に変換するために使用されるコンポーネント）を利用し、その後、カーボンパイル（電流を運ぶために使用されるディスク型のコンポーネント）を利用しました。

今日一般的に使用されているほとんどのサージサプレッサーは、スパークギャップ技術を利用しています。これは、電子デバイスに印加される電圧がデバイスの最大許容値または定格を超えると、サプレッサーが電流を遮断または短絡するシステムです。スパークギャップサージサプレッサーには、ガス管サプレッサー、金属酸化物バリスタ（MOV）サプレッサー、シリコンアバランシェサプレッサー（特定のタイプの過渡電圧サプレッサー[TVS]）の3種類があります。タイプ名は、各タイプのサージサプレッサの主成分である材料を指します。

TVSは、「逆バイアス電圧クランプ」と呼ばれるプロセスを利用します。このプロセスでは、TVSダイオード（抵抗器に似た管状半導体デバイス）を流れる過剰な電流は、回路に印加される電圧がその回路の定格アバランシェまたは最大レベルを超えると、故障して短絡になります。 TVSは、電流が一方向にしか流れない直流（DC）回路でのみ使用されますが（自動車のバッテリーなど）、2つのTVSを背中合わせに配置すると、電流が両方に流れる交流（AC）システムが保護されます。方法。

ガス管サプレッサーは、通信および電圧電源ラインで一般的に使用されます。ガス管サプレッサーは、セラミックまたは金属管を通る過剰電流に低電圧経路を提供することにより、電力サージを短絡し、関連する大電流を地面に運び、影響を受ける回路をバイパスします。チューブ内のガスはサージ中にイオン化し、サプレッサー内に導電状態を作り出します。サージはこの導電性雰囲気で放電アークに変換され、サプレッサーが短絡し、大電流が接地されます。その後、ガスは脱イオンし、サプレッサーはリセットされます。

サージサプレッサーの回路図。

MOVは可変抵抗器またはバリスタを使用するため、ACシステムで最も機能します。 MOVサプレッサーは、クランプと呼ばれるプロセスを通じて、ACシステムの正と負の両方のスイング中に余分な電圧を吸収します。回路に印加された電圧がMOV定格（それを超えるとMOVがトリガーされるはずの負荷）を超えると、短絡が発生し、電圧がMOVサプレッサーの吸収体に伝達されます。これにより、そうでなければ混乱しました。

原材料

サージサプレッサの実際の組み立ては比較的簡単です。機器の複雑さは、さまざまなコンポーネントの機能にあります。ガス管サプレッサーの主成分は、過剰な電流を運ぶ酸素ガスを収容する円筒形のセラミックまたは金属管です。このタイプのサプレッサーは、銅または銅と銀の合金で作られたろう付けワッシャー、ラジアルフランジと吸収性ゲッター材料を備えたコバールなどの物質で作られた薄肉中空電極も利用します。

MOVサプレッサーの主な構成要素は、過剰な電流を吸収する円盤状のセラミックMOVです。このタイプのサプレッサーは、コイルで囲まれたリング状のコンポーネントも使用します。これらのコンポーネントは、平衡トロイダルチョークと呼ばれ、電気エネルギーを電磁場として蓄積するコンポーネントであるインダクタの一種です。インダクタは膨張および崩壊して、コイル全体に一定の電流を流し続けます。平らな長方形またはディスク型の高周波コンデンサとVHFコンデンサを使用して、電磁および無線周波数干渉をフィルタリングできます。コンデンサは静電荷を蓄積し、電荷を増減して、コンポーネント全体に一定の電圧の流れを維持します。コンポーネントはすべて、グラスファイバーなどの剛性のある非導電性材料で作られた回路基板に取り付けられています。

製造
プロセス

ガス管サプレッサー

• 1最初に、セラミックまたは金属管の端に銅などの導電性金属材料を取り付ける必要があります。これはメタライゼーションとして知られています。
• 2次に、チューブの金属化された端にろう付けワッシャーを取り付けます。
• 3次に、ワッシャーと接続するための放射状フランジを備えた薄壁の中空電極をチューブの両端に挿入します。
• 4次に、アセンブリを加熱してコンポーネントをろう付けし、チューブの内部を排気します。
• 5チューブは、チューブ内部の不要なガスを吸収するためにゲッター材料で裏打ちすることもできます。

MOVサプレッサー

• 6最初に、回路基板は、銅箔、銅蒸着、または別の高導電性材料で金属化されます（回路がトレースされます）。
• 7次に、抵抗とコンデンサ用のスロットが金属化回路基板にエッチングされます。
• 8 MOV、トロイダルチョーク、およびコンデンサが回路基板にはんだ付けされています。
• 9つのコンセントとオン/オフスイッチが取り付けられており、ユニットは、コンセントとスイッチ用の開口部を備えたプラスチックまたは金属のケーシングにねじ込まれています。

品質管理

電子機器は、厳格な仕様と品質管理の要件の対象となります。 IEEEは、米国規格協会によって認定された規格設定機関であり、米国の電気機器が販売されるために満たす必要のある規格を設定しています。すべてではないにしても、米国で販売されているほとんどの電気機器は、製品の安全性と性能のテストを提供する独立した会社であるUnderwriters Laboratories（UL）によってもテストされています。電気機器のパッケージのULシールは、これらの製品がこのテストに耐えたことを示しています。 ULはまた、安全性と性能の要因に基づいて製品に評価を割り当てます。したがって、シールは製品がULのテストに合格したことを示すだけでなく、評価は製品がこれらのテストでどれだけうまく機能したかを示します。

未来

サージサプレッサーの設計は非常に単純であるため、新しいイノベーションは、構成を変更するのではなく、元の製品を強化することに重点を置いています。 MOVサージサプレッサは、住宅用および商業用サージ保護用の最も一般的な装置であり続けていますが、MOVサージサプレッサの多くのモデルが利用可能です。一部のモデルには、電話回線の干渉に対する耐性と、ノイズ干渉を排除する最先端の方法が組み込まれています。多くの変更はパッケージ指向です。より多くのアプライアンスをサプレッサーに接続し、プラグイントランスに対応できるように、コンセントの構成が変更されています。ケーシングは、アルミニウムなどのより耐久性のある素材で作られています。診断LEDインジケータ（回線のステータスと干渉があるかどうかを示すライト）が追加されています。住宅用および商用の電子機器のニーズは急速に拡大し続けており、電子機器、特にコンピューターおよび通信機器の保護が最優先事項になっているため、この小型でシンプルな電子機器は、あらゆる電子機器のセットアップに必要なコンポーネントになりつつあります。