雑音防止コンデンサについて

質問

先日、グロースターターの蛍光灯に雑音防止コンデンサと言うものが付いていることを知りました。
でどういう仕組みなのか調べたのですがグローに並列に入れてあることまでは解ったのですが、仕組みがいまいちよくわかりません、わかりやすく説明できる方よろしくお願いします。

１）コンデンサは直流は通さないが交流は通すのに、並列に入れたら電源-安定器-コンデンサ-蛍光灯フィラメント-コンデンサ-蛍光灯フィラメント-電源で閉回路が出来てぼんやり光らないのはなぜ？

２）ノイズをカットするというのは、グローから空気中に放射するノイズをコンデンサでショートして電源に戻すという事？

３）コンデンサは高周波を流しやすいから、家庭の交流５０HZなどは低くく、高周波の混じったノイズ分はコンデンサの方へ、それ以外の低い交流はグローの方へ分流するということでしょうか？

４）直列でグローとコンデンサを繋いだ場合は交流は通すがノイズも含め全部通すので意味がない？

５）コンデンサを通過した高周波ノイズ分は結局どこへ行くのでしょうか？コンデンサでせき止めたり除去するならわかりますが通過させたら通過後でノイズでのトラブルにならないのでしょうか？

なんか、とんちんかんな質問ですがよろしくお願いします。

回答No.3

tpg0 · ベストアンサー

ANo2です。

まず、コンデンサーは「交流を通すという思い込み」から考え方を改める必要があると思います。

何故なら、コンデンサーが交流を通すのは「容量性リアクタンスという電気抵抗値」が存在することです。

容量性リアクタンスは、既に述べたように【Xc＝1/ωc】で求められます。

ωは角速度のことで【ω＝2πf】ですから【2π(約6.28)×f(交流周波数)】ということです。

ですから、コンデンサーの容量が1μF(1マイクロ・ファラッド＝10のマイナス6乗)で交流周波数が1MHz(1メガ・ヘルツ＝10の6乗)だとすると、10のマイナス6乗と10の6乗が相殺されて【1/6.28】になるので、1μFのコンデンサーが1MHzの周波数に対する容量性リアクタンス値は約0.16Ωと導線並みの低い抵抗値になります。

従って、グローランプに並列接続されたコンデンサーの内部では、1MHz(文化放送などを聴くAMラジオの周波数帯域)のノイズ周波数は電気的にショートされたも同然で著しく減衰することになり、ノイズ信号は殆んど消滅します。

しかし、商用電源の交流周波数は50Hz(東日本)又は60Hz(西日本)と1MHzの周波数に比べると1万6千分の1から2万分の1と低いため、容量性リアクタンスの抵抗値は1MHzの周波数と比べると1万6千倍から2万倍抵抗値が高くなります。

仮に、蛍光灯の電源電圧が100Vで周波数が50Hzとしてオームの法則で2万Ω(20kΩ)の電気抵抗がある回路の電流値を【I＝E/R(電流＝電圧/抵抗)】で求めると【100V/20000Ω＝0.005A】になり0.005A(5mA)という微少電流では「蛍光灯を点灯動作させるには足りない」ことが理解出来ると思います。
(※実際のコンデンサー容量は1μFより数10分の1から数100分の1程度と小さいので、実際はμA単位の微弱電流値になる)

このように、コンデンサーの「容量性リアクタンス値は交流周波数によって影響される」ことを良く理解してもらわないとノイズ周波数を吸収する目的のコンデンサーの役目が理解出来ないと思います。

お礼

No2さん　ありがとうございます。

ん～、結局コンデンサはノイス周波数しか通せないということですね、電気的にショートされたも同然で著しく減衰することになり、ノイズ信号は殆んど消滅します＞通すのに吸収？なぜ消滅するのかがよくわかりませんが、でもコンデンサで閉回路が出来ているわけではないのがわかりました、よく考えたら蛍光管の中で放電が起こっているのだからそれで回路的にはグローが切れていても閉回路が成立しているのでずっと蛍光管は点灯しっぱなしでいられるわけですね。
よく電気のことでをイメージするのに水を使ってたとえられますが、ノイズの事も理屈は別としてイメージとして簡単に何かで例えられたらと思って質問しました。
まだ私にはオームの法則くらいでコンデンサーの仕組みまでのスキルがないのでむずかしすぎましたので徐々に理解して移行と思います。

回答No.2

tpg0

こんにちは。

１、グロースターター式の蛍光灯器具に用いられてるグロー管と並列接続されてるコンデンサーは静電容量が0.01μＦ程度の小さな容量ですから、商用電源周波数(50Hz～60Hz)ぐらいの低い周波数に対しては容量性リアクタンス(Xc＝1/2πfc)が大き過ぎて僅かな電流しか流れませんので蛍光管のフィラメントを灯すことは不可能です。

２、グロー放電時のグロー管から発生する高周波ノイズ(高調波成分)は周波数(f)が高いため容量性リアクタンス(Xc)が小さくなるのでコンデンサー(c)で電気的に減衰される状態になるためノイズ成分も小さくなります。

３、先ず、グロー管はグロー放電による発熱でバイメタル接点が繋がり蛍光管のフィラメントを灯すスイッチの働きをしてることを理解してください。
従って、商用電源とノイズを分流することはなく、あくまでもグロー管の開閉動作時に発生するノイズ成分の高調波を吸収する役目で、グロー管を使わない旧式の蛍光灯スタンド(押しボタンスイッチを押して点灯させる)の電源入りスイッチにもノイズ吸収用のコンデンサーは用いられてます。

４、直列でグロー管とコンデンサーを繋いでも、コンデンサーの静電容量が0.01μＦ程度では容量性リアクタンスが商用電源周波数に対しては大き過ぎて僅かな電流しか流れないためにグロー管を放電させることは出来ません。

５、コンデンサーを通過した高周波成分の高調波ノイズ信号はノイズ周波数が高いほどコンデンサーの容量性リアクタンスが低くなるため電気的に減衰されノイズ成分は小さくなります。

お礼

詳しく説明、ありがとうございました。

１、３、４はなんとなく解りました。
３ですがグローの中で放電が終わるとバイメタルが冷め接点つまりスイッチがOFF状態になるのに蛍光管が光っているのは一度蛍光灯内で放電してしまえばコンデンサで流れる微電流で放電を保つことが出来るということでしょうか？だからグローを外した状態では蛍光管をつけることは出来ないが一度付いてしまえばグローを外しても蛍光管が消えない現象になるのでしょうか？そうするとグローを外したときに蛍光灯が消灯してしまう器具はコンデンサが壊れているか付いていないってことですか？

２、５についてが、知識勉強不足の為よくわかりません・・・、何かにたとえて言うならば詰まりどういうイメージでしょうか？

回答No.1

noname#215107

グロー球に並列に入っているコンデンサはパスコン（バイパスコンデンサ）です。バイパスとは短絡の意味です。
デジタルICの電源部分に取り付けるパスコンと動作は似ています。

電源周波数のような低周波は通しませんが、ラジオの周波数のような高周波を吸収する目的で取り付けられています。

電圧が急激に変化すると高い周波数が発生します。
例えば、負荷回路へ供給される電圧が「急激に」低下した場合に、コンデンサに蓄電してあった電荷を供給することで電圧変動を抑えます。逆に電圧が急に「急激に」上昇しようとした場合は、コンデンサへ蓄電し電圧上昇を防ぎます。

負荷回路は通常長い配線となっていますので、送信アンテナの役割をします。
ラジオの周波数程度の電圧変動が起こると、電波エネルギーに変換されて飛んでいきます。
受信障害を避けるため、このようなコンデンサが取り付けられているのです。

お礼

ありがとうございます。

コンデンサ無しではノイズが発生し、配線がアンテナになって、そのノイズは電源に戻るのではなく電波エネルギーに変換されて飛んで消えるということでしょうか？コンデンサをつけた場合はそのコンデンサで吸収蓄積または受信障害を起こさない程度の高周波（もう高周波とは言えないかも知れませんが）になってバイパスつまり通り抜ける感じですか？

電源周波数のような低周波は通しませんが、ラジオの周波数のような高周波を吸収する目的で取り付けられています。＞電源周波数はコンデンサを通過できなくて、グロー内の接点が開いた状態のときは開回路にならないのでしょうか？一応コンデンサが高周波で繋がっているから閉回路となってグロー接点が開いていても蛍光管は放電（発光）し続けることが出来ているのですか？
その辺の仕組みがいまいちよくわかりません。