リレーの誤動作

質問

ある文献で「内部インピーダンスの高いACリレーを亘長の長い外線端でオン・オフする場合は、外線のC分によりオフしない場合があるので事前によく検討すること。」という記載がありました。
私なりの解釈なんですが、配線長が長くなればなるほど浮遊容量（対地静電容量）が大きくなるので、その近くにインバータなどの高調波発生源があるとその高調波が流入しリレーが常時ONの状態になると解釈したんですが間違いないでしょうか？DCリレーの場合は高調波（交流）に対しては動作しないので問題ないという認識しております。

また、近接スイッチ等のセンサでAC回路の場合は誘導電流（電磁誘導による？）により常時ONになってしまう不具合があるとのことも聞いたことがあります。これはまた原理が違うのでしょうか？
また、この誘導電流に対する対策は一般的にどのようにするのでしょうか？
宜しくお願い致します。

回答No.6

tnk2011 · ベストアンサー

ANo.2です。
＞”その接点には並列にコンデンサがつながっている”というのは浮遊静電容量にのことと理解して宜しいのでしょうか？

対地の静電容量のことではなく、線間の静電容量です。
外部接点までの距離が長いと、外部接点に並列に線間の静電容量がつながるとの意味です。

＞インピーダンスが低い方が電流は流れるのではないのでしょうか？

コイルのインピーダンスが高いとは、つまりコイルの動作電流が小さいことを意味します。
小容量のCと直列になったコイルに流れる電流はさらに小さいでしょうが、動作電流の数分の１に達すれば、一旦くっついた鉄片が離れないこともあり得ます。

お礼

>対地の静電容量のことではなく、線間の静電容量です。
>外部接点までの距離が長いと、外部接点に並列に線間の静電容量がつながるとの意味です。

理解できます。

＞コイルのインピーダンスが高いとは、つまりコイルの動作電流が小さいことを意味します。
＞小容量のCと直列になったコイルに流れる電流はさらに小さいでしょうが、動作電流の数分の１に達す＞れば、一旦くっついた鉄片が離れないこともあり得ます。

コイルインピーダンスが高いとは言い換えれば小さい電流で動作してしまうと理解すれば良いのですね。スッキリしました。ありがとうございます。

あとDCリレーの場合も全く同じ考えでOKなのでしょうか？

回答No.7

shibamint

方式が違いますが今話題の発電方式の建設(現調)で起こったことがあります。
当時私は新人に近い経験しかありませんでしたが現地の(機器、接地)状況を
調べた上で工場でいろいろ調べました。
要約すると
1.リレーは比較的小型。
2.ACリレー
3.線長が1000m程ある。
4.ON-OFFは盤に入り、ラッピングで基板に入り実装されたスイッチで
操作を行う。

回路図を眺めただけでは絶対にリレーはON-OFFします。
そこで線長に相当するコンデンサを回路に入れ試験をしましたが
ON-OFFはします。
ところがリレーがONしている時にOFFにするとリレーが切れないことがある
ことが判明しました。
そのときの印加波形は三角波。
原因はリレーの接点の板が磁力により吸着したときのコイルの
インピーダンスが高くなるということが判明しました。

つまり原因は線間の浮揚容量+リレーの動作時のインピーダンスが関係すると
考えられます。

回答No.5

lumiheart

AN1さんへのお礼文に
>>(1)リレーコイルとパラにダミー抵抗を設けます。
>パラに接続するとは並列に挿入する意味でしょうか？
>そうすると、より電流が流れやすくなってしまうのでは無いのでしょうか？

誘導電流が原因で流れる電流は無限の電流が流れるわけでは有りません
負荷抵抗がゼロオームであってもせいぜい２～６ｍＡしか流れません

たった６ｍＡでもオムロン製ミニチュアリレーＭＹ４相当の
コイルをＯＮさせるには十分な電流です
その電流を減らしさえすればそれで解決

コイルに直列に抵抗を入れれば誘導電流は減るが、正規の駆動電流まで減ってしまうのでＮＧ
コイルに並列に抵抗を入れれば誘導電流は減るし、正規の駆動電流は減らないのでＯＫ

つまりせいぜい６ｍＡ程度の電流をリレーコイル以外に分流してしまえばそれでＯＫ

これは静電誘導でも電磁誘導でも関係ありません
リレーコイルに流れる電流がどっちかは解析不能　
（もしかすると解析手段があるかも知れませんが、恐らくメガ円クラスの計測器が必要）

誘導電流以外では、２線式近接センサーには漏れ電流があります
http://www.fa.omron.co.jp/product/cautions/41/18/
　消費（漏れ）電流の影響対策方法（例）

上記サイトの解説にブリーダ抵抗の計算例があります
「ただし、余裕をみてAC100Vのときは10kΩ以下3W（5W）以上」
と、記載してあります

お礼

>コイルに直列に抵抗を入れれば誘導電流は減るが、正規の駆動電流まで減ってしまうのでＮＧ
>コイルに並列に抵抗を入れれば誘導電流は減るし、正規の駆動電流は減らないのでＯＫ

意味を理解できました。並列に入れる素子はコンデンサでも良いのですよね？

また、最初から近接スイッチもDC仕様とし電源ラインもDC２４Vなどにすれば初めから誘導現象は起こらないのでしょうか？

また、こういう誘導電流などによる不要動作をしてしまう場合は近接スイッチを直接DIカードに取り込むのではなくリレー受けをしたりする方が良いと聞いたことがあるのですが、本当なのでしょうか？

回答No.4

EleMech

＞「内部インピーダンスの高いACリレーを亘長の長い外線端でオン・オフする場合は、外線のC分によりオフしない場合があるので事前によく検討すること。」

どういった文献か分らないので、私なりにお答えします。

電線による対地静電容量Ｃにより、リレーがＯＦＦしないという事なのですが、ちょっと理解できません。
多分、対地静電容量による静電誘導電流を求める公式、
　I = 2πf・C・V
から、電流が途切れず流れてしまう恐れがあるので、こういった現象が起こりうると結論付けたのではないでしょうか。
しかし、ここにある静電容量Ｃは、
　C = ε・S / d
から、求められる通り、対地との距離が大きく関係します。
通常、長距離配線は、ケーブルによる事が多く、仮に電線を使用したとしても配管による敷設でなければなりません。
つまり、対地との電気的な距離は、かなり離れていると言えるので、静電容量Ｃは無視してもかまわないと思います。
その為、私の見解では、ＯＦＦしない誤作動の危険は、ほぼ無いと結論付けます。

どういった根拠で、この誤作動が起こるのか教えていただければ、他の結論を導き出せるかもしれません。

　＞近接スイッチ等のセンサでAC回路の場合は誘導電流（電磁誘導による？）により常時ONになってしまう不具合

金属感知式の近接センサの事を仰っているのでしょうか。
このタイプは、言わば電磁石なので、センサが別の磁性体を感知しているだけなのではないでしょうか。
センサの感知距離に、不要な磁性体がある事が原因だと思います。

回答No.3

misawajp

質問者は　インバータ等高周波高調波の多い設備が近くにあることで発生すると（近くに無ければ発生しないと）思っているようですが、それは誤解です
基本波しかない交流でも起こります

回答No.2

tnk2011

>内部インピーダンスの高いACリレーを亘長の長い外線端でオン・オフする場合は、外線のC分によりオフしない場合がある

素直に読めば、
AC電源があり、内部インピーダンスの高いACリレーコイルとON・OFF接点が直列に繋がっている。その接点には、並列にコンデンサがつながっている。

つまり、接点OFFの状態では、電源、コンデンサ、コイルが直列です。コイルのインピーダンスが高い（つまり定常の動作電流も小さい）と、比較的小容量のコンデンサであっても、直列回路にそれなりの電流が流れます。（誘導性リアクタンスと容量性リアクタンスは打ち消す関係にある）
ONで励磁された状態では接点を動かす鉄片とコイル鉄心の間隔がゼロであり、その後のOFFでは、微弱な電流であっても一旦くっついた鉄片が離れないことが考えられます。
たしかに、電源に高調波が多ければ周波数が高い分　Cの影響がより顕著になりますね。

また、通電された状態からのOFFは、直列共振回路になるため、比較的短時間は減衰振動の電流が流れ接点のOFFに時間遅れを生じることもあり得ます。

近接センサに関する誘導電流の影響は、近接センサの動作原理によって異なるでしょう。

お礼

ご回答有難うございます。

＞素直に読めば、
＞AC電源があり、内部インピーダンスの高いACリレーコイルとON・OFF接点が直列に繋がっている。その＞接点には、並列にコンデンサがつながっている。
＞つまり、接点OFFの状態では、電源、コンデンサ、コイルが直列です。

”その接点には並列にコンデンサがつながっている”というのは浮遊静電容量にのことと理解して宜しいのでしょうか？

＞コイルのインピーダンスが高い（つまり定常の動作電流も小さい）と、比較的小容量のコンデンサであ＞っても、直列回路にそれなりの電流が流れます。

インピーダンスが低い方が電流は流れるのではないのでしょうか？

回答No.1

sentakuya

制御電源が交流の場合ですが以下のような方策を行います。

(1)リレーコイルとパラにダミー抵抗を設けます。
(2)同じ型式のリレーをパラに接続します。

つまり姑息ですが負担を増やすことで逃げています。

しかし基本的には制御電源を直流に変更します。

※近接スイッチに関しては経験がなく存じ上げません。

お礼

ご回答有難うございます。パラに接続するとは並列に挿入する意味でしょうか？
そうすると、より電流が流れやすくなってしまうのでは無いのでしょうか？
的外れな質問をしてしまっていたら申し訳ございません。