突入電流の発生メカニズム

質問

負荷がコンデンサ等の容量性負荷の場合、電源突入時に突入電流が流れるのは、等価的インピーダンスが低いためとどこかに記載されていたのですが、これはどういうことでしょうか。
電源ONした瞬間は電圧の時間変化が大きい、すなわち周波数が高いのでコンデンサのインピーダンスが低いということなんでしょうか？
また逆に突入電流を抑制するときにコイル等インダクタンスを用いるようですが、これもインダクタンスの特性、周波数が高いとインピーダンスが大きくなるということからなのでしょうか。
基本的な事柄かとは思いますが、よろしくお願いいたします。

回答No.2

burahuman · ベストアンサー

考え方として電池電圧100ボルト、直列に10オームの抵抗、コンデンサーの容量が１ファラッド、充電状態はゼロとして

コンデンサーの充電がゼロなら両端の電圧も当然ゼロですから針金でショートしているのと同じ。
従ってスイッチオンの瞬間にはＩ＝100ボルト/10オーム＝10アンペアの電量が流れますがこれが突入電流の正体です。

しかし電流が流れるとコンデンサーに電荷が蓄えられのでその両端の電圧が上がり電源との電位差が小さくなるので流れ込む電流も減少します。
流れれば流れるほど電流が減っていく状態になる訳です。
理論上は電流がゼロになるには無限の時間がかかります。

＞逆に突入電流を抑制するときにコイル等インダクタンスを用いるようですが、これもインダクタンスの特性、周波数が高いとインピーダンスが大きくなるということからなのでしょうか。

コイルに変化する電流を流そうとするとその電流によってコイルに逆起電力が発生しますがこれが誘導性リアクタンスの正体で抵抗のような電流そのものの妨げと言うよりは電源に対して逆向きの電圧を発生させ結果電流が流れにくくなるのです。
先ほどの回路でコンデンサーをコイルに置き換えて考えるとスイッチを入れた瞬間ゼロから定常状態になる途中の変化率は非常に大きいのでこの僅かな時間大きな反対向きの電圧が発生して結果電流が流れにくくなるのです。

お礼

ご回答ありがとうございます。
なるほど。電源に対して逆向きの電圧が発生することで、
結果電流が流れにくくなるのですね。

回答No.1

MAXMIN2008

質問者さんの考えで，OKだと思いますよ。

電源ONする瞬間は，電圧が0[V]から○○[V]まで急激に変化するので，コンデンサには大電流が流れます。（ i = dv/dt により ）

なので，コンデンサを初期充電する必要があるんですね。
初期充電時に，コンデンサと直列に抵抗を接続し，充電が終了したら，リレースイッチで抵抗を切り離すようなことをします。

お礼

ご回答ありがとうございます。
変化の割合が大きいほど、流れる電流は増えるということですね。
すっきりいたしました。