電気による機器の壊れる原因について

質問

こんにちは、
１、ある機器の基板を電源を入れたまま抜き差しして、基板の中の電子部品が壊れた場合は、電子部品に「過電流」が流れて壊れると考えております。抜き差しした場合、過電圧が電子部品に印加されて損傷することがあるのでしょうか？

２、落雷などでは、信号ラインにサージ電圧（＝過電圧）が印加されて、基板の電子部品が壊れます。また１００Ｖラインに２００Ｖを間違って繋ぐと過電圧によって機器が壊れますが、大半は短絡して「過電流」が流れて壊れるのではないでしょうか？如何でしょうか？

３、放射、伝導、誘導ノイズで壊れる場合は、過電圧で壊れるのでしょうか？

回答No.1

noname#194996 · ベストアンサー

１．＞抜き差しした場合、過電圧が電子部品に印加されて損傷することがあるのでしょうか？

あります。プラグを抜いたりして突然電流が切れたときにはコイルなどに大きな逆起電力が生じて、これが過電圧を生じる原因になります。

２．＞大半は短絡して「過電流」が流れて壊れるのではないでしょうか？如何でしょうか？

短絡ではありません。落雷による大電流、高電圧が末端にまでノイズになって伝わるのでしょう。

３、誘導ノイズには時として微小電流ではあっても高電圧の場合があります。流れている電流がわずかな時間に０になると、計算上では無限大に近い高電圧が発生します。

補足

ご回答有難う御座います。
＞あります。プラグを抜いたりして突然電流が切れたときにはコイルなどに大きな逆起電力が生じて、これが過電圧を生じる原因になります。
成程ですね。その時は、過電圧で壊れれるのですね。プラグを抜いたりして突然電流が切れたときには、「過電圧」「過電流」のどちらの要因で壊れることが多いのでしょうか？

＞落雷による大電流、高電圧が末端にまでノイズになって伝わるのでしょう。
ノイズは第4図に示すように、サージに比べ低電圧で高周波ですが、末端では、元の雷サージの周波数が増加するのでしょうか？
http://www.otowadenki.co.jp/corp/technology/tec07/

＞３、誘導ノイズには時として微小電流ではあっても高電圧の場合があります。流れている電流がわずかな時間に０になると、計算上では無限大に近い高電圧が発生します。
数学的には、ディラックのデルタ関数のような電圧波形になるのでしょうか？

回答No.5

noname#194996

NO.1 です。補足を頂きましたので可能な限り対応します。

１．＞「過電圧」「過電流」のどちらの要因で壊れることが多いのでしょうか？

電流はわずかですが、高電圧がかかります。

２．　サージのお話が出ていましたので、それをノイズとみなして書きました。私の用語の選択が間違っていたようです。申し訳ありません。”ノイズ”ではありません。
　　”サージ電圧”がすべてだと思います。

補足

ご回答有難う御座います。
＞電流はわずかですが、高電圧がかかります。
解りました。

回答No.4

fxq11011

容量負荷はつないだ瞬間に過電流が、誘導負荷は切断した瞬間に過電圧（誘導電流が行き場をなくし）が発生します。
スイッチによる電源オン・オフも同じですが、機器によっては・・・？。

お礼

ご回答有難う御座います。
＞容量負荷はつないだ瞬間に過電流が、誘導負荷は切断した瞬間に過電圧（誘導電流が行き場をなくし）が発生します。
解りました。

回答No.3

foobar

1.　過電圧が発生することもあります。
もしその基盤が電源が入った状態で抜き差しすることを想定して作られていない場合には、想定外の状況（例えば、信号線が外れる前に電源が外れて、信号線に異常な電流が流れるなど）になって、想定外の電流が流れることによる影響のほうが大きいでしょう。

2. 最初に過電圧で損傷した結果、二次的に過電流がおきて損傷が拡大する、という状況が多いでしょう。

3. 過電流、過電圧、どちらもありえそうですが、それ以外の状況（ノイズにより誤動作して、結果損傷）も多そうです。

お礼

ご回答有難う御座います。
＞最初に過電圧で損傷した結果、二次的に過電流がおきて損傷が拡大する、という状況が多いでしょう。
結局は、回路次第でしょうが、過電圧の方が多いのですね。

回答No.2

Nebusoku3

１、ある機器の基板を電源を入れたまま抜き差しして、基板の中の電子部品が壊れた場合は、電子部品に「過電流」が流れて壊れると考えております。抜き差しした場合、過電圧が電子部品に印加されて損傷することがあるのでしょうか？
●電源を入れたまま抜き差しした場合、主にコネクターにつながっている半導体類（ICやトランジスターなど）が壊れやすいです。なぜかというと半導体は許容できる電圧と電流どちらかが少しでも超えてしまうと壊れるからです。（抵抗やコンデンサ類はその様な瞬時での破損は殆ど無いです。）　電源を切らないで抜き差しした場合、内部で「過度現象」という　通常とは異なる電圧、電流が発生します。　コネクタを抜くとき全てのコンタクトが同時に抜ければそれは少ないと思いますが、実際は基盤を「クネクネ」　とさせて抜きますのでミクロ的には　電気が切れたり入ったりしている訳です。
※要するに通常と違った電圧、電流が　半導体部品に　ストレスを与えて損傷することがあります。

電力会社から停電の事前通知が来た場合、念のためにパソコンなどコンセントを抜いておくのは停電がきれいに止まってくれればいいのですが「チカチカ」　するような停電も自分の場合は最悪で想定します。

２、落雷などでは、信号ラインにサージ電圧（＝過電圧）が印加されて、基板の電子部品が壊れます。また１００Ｖラインに２００Ｖを間違って繋ぐと過電圧によって機器が壊れますが、大半は短絡して「過電流」が流れて壊れるのではないでしょうか？如何でしょうか？
●雷サージの場合はその短いが異常に高い電圧（サージ）によってやっぱり回路内の一番　電圧に弱い部品（代表として半導体製品）　が壊れます。壊れる場所は　外部と接続している電源関係やLANなどのネットワーク関係に近い部分が先にやられます。（思いもかけない部分が壊れる場合も　まれに　あるようですが。）　
●電源電圧を間違えてつないだ場合は電源部分の制御に使われるパワートランジスタ、サイリスタ、トライアック、FET類、つまり半導体類が壊れます。　即座に壊れなくてしばらく持った場合は、コンデンサのパンク、抵抗の焼損に至ることもあります。
フューズを使っていればそれが最初に切れるのですが　スローブロー　のフューズの場合、２倍の電流で何秒以内で切れる、、、と言った仕様が決まっていますから半導体類がそれよりも先に壊れる場合もあります。
＞大半は短絡して「過電流」が流れて壊れる。。。　半導体の故障モードの多くは　短絡　ですのでそれも言えるかもしれません。　もちろんオープンの故障モードもあります。　どれが先に来るかは回路次第ですね。

３、放射、伝導、誘導ノイズで壊れる場合は、過電圧で壊れるのでしょうか？
通常、電気回路（特に電源部分）　はその様なノイズにある程度耐える様に設計されています。ここで一番気になるのは誘導ノイズで　そのノイズには　「サージ成分」　を含んでいることが多いですね。　その結果、ご指摘の様に過電圧で壊れることになると思います。
電子機器も使わないでおいておくとコンデンサの容量抜け、宇宙線、放射線によるIC（微細加工の進んだものが特に）の劣化などで故障する場合があります。もちろん対策がしてあるので簡単に壊れる訳ではありません。一つの要因となりえるという事です。

参考になればいいのですが。。。。

お礼

ご回答有難う御座います。
＞半導体の故障モードの多くは　短絡　ですのでそれも言えるかもしれません。　もちろんオープンの故障モードもあります。　どれが先に来るかは回路次第ですね。
昔、２枚連続して基板を燃やして大叱責された経験を持ちます。（そのとき追い詰められて体重が１０kg減りました。）原因が配線のショートであることが解り、自分の中では、その印象が強いので、基板の損傷＝過電流のイメージが強いのですが、過電圧で壊れることがあるのですね。結局は、回路次第なのですね。