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コイルにダイオードを並列接続している電磁クラッチについて
- 電磁クラッチにコイルに並列接続されたダイオードについて調べています。
- 電源OFF時の逆起電圧や逆方向電圧について知りたいです。
- また、PNダイオードが使用途中でショートする原因についても教えてください。
- 電子部品・基板部品
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i一般的に誘導性部品（コイル）の逆起電力抑制にダイオードクランプが使われますが逆起電力のエネルギーは巻き数と鉄心の有無によりますがダイオードの順方向電圧約０．６Ｖにクランプされるので電力としてはたかが知れてるはずですが繰り返し用途では十分な余裕が必要。 基本的には電磁クラッチのメーカー推奨に従うが一般的に使用電流クラスの電源整流用の汎用品が多い。電磁クラッチでは恐らく鉄心もあり巻き数も多いはずで十分な余裕が必要。 サージ電圧が交流的？ 減衰振動波形ですので正負またぐ交流ですね。
多分フリーホイール（転流）ダイオードの事だと思います。 電源OFFしたときに、派生した逆起電力をモーターに帰還し消費させるものです。
お礼
有難う御座います。 参考にさせて頂きます。
電磁クラッチに並列に取り付けられているダイオードは「サージアブソーバー」と呼ばれるもので、その役割は電磁クラッチのコイルに蓄えられた電気エネルギーが、電流が止まると放出されために設けられており、蓄えられた電気エネルギーを吸収します。 「サージアブソーバー」の取付けにより、クラッチの戻り時間が短縮され、周辺への電磁のノイズを低減し、電磁クラッチ操作接点の寿命を延ばします。 「サージアブソーバー」の選定に当たっては、電磁クラッチを操作する電圧に耐えられることと、コイル内に貯まった電気エネルギーを吸収できることを前提にしています。選定に間違いがなければ、破損の原因はダイオード寿命の偶発的短縮と考えられます。再発の恐れが心配なら、現状のダイオードより順方向電流大きなものを選定するといいでしょう。 サージ電圧は通常電流を妨げる方向に発生します クラッチの駆動が直流電源ですから、サージ電圧も交流になる事はありません ダイオードの特性については、平均順方向電流のみで解釈することはできません。特性表に基づいて厳密に解釈する必要がありますが、１Ａ以下で使っておけば間違いがありません。 電気部品の選定は、特性表にある項目を解釈する知識が必要ですが、今回のような事例に対処するだけなら、余裕のある特性値の部品を選定すればいいでしょう。 「サージアブソーバー」として使用しているダイオードに流れる電流は対象となる電気クラッチなどのコイルの特性によります。電磁クラッチを設計する立場にあれば関連する情報を把握していますし、ピーク電流を推定することが可能です。 ユーザーの立場では関連情報の入手が難しく、オシロスコープなどで実測するのが近道です。が！波形を観測してもダイオードの特性との整合は難しく、心配なら容量を大きくすることを推奨します。電磁クラッチの定格電流から推測して、ピーク電流は短時間ですが１Ａを超えていると思います。単純比較の世界ではありません。 電磁クラッチの定格電流３Ａはダイオードには流れません。 最初の回答でお話したように、今回の破損を偶発的な寿命低下と捉えるか、設計上の選定ミスと捕らえるかは、関連情報を仔細に調査する必要があります。トラブルの再発が怖いなら、ダイオードの電流特性、耐電圧共に１５０％を目処に容量アップすることを推奨します。
お礼
回答有難う御座います。 ちなみに、 ?『電源OFFに伴い逆起電圧が生じると思われますが、 ダイオードの逆方向となる電圧も発生するのでしょうか？ （サージ電圧が交流的になることはあるのでしょうか？）』 については如何でしょうか？ ?コイルには3A前後の電流が流れます。ダイオードのカタログには 平均順方向電流1Aとありました。平均順方向電流って何ですかね？ 1A以下で使わないとダメってことでしょうか？ 追加コメント有難う御座います。 『1A以下で使っておけば間違いない』 ⇒定格で3Aあると故障の原因になるでしょうか？
毎度ＪＯです。 ダイオードが短絡モードで故障と有りますが、電磁クラッチの定格電流とダイオードのIF(最大電流)の記載が有りませんので憶測ですが コイルの逆起電流は使用する電圧に依存せず、クラッチコイルに流れる電流で決まります、そこで考えられる原因は クラッチコイルの定格電流が、IF ダイオードの順方向電流より大きい場合ダイオードに過電流が流れる可能性が考えられます 毎度ＪＯです。 ? コイルを電源から開放した時、コイルに流れる電流方向は同じですが、電圧は反転します、 一方ダイオードに掛かる逆方向電圧は、コイルの定格電圧そのものです ? クラッチの定格は3A前後 この電流が開放時に架かり徐々に減衰します、この減衰する時間が（ピーク1サイクルサージ電流）を大きく超える時間流れるとダイオードに損傷を与えるかも知れません ? 一旦コイルに電流が流れると、流れ続ける性格から来ています
お礼
回答有難う御座います。 ちなみに ?『電源OFFに伴い逆起電圧が生じると思われますが、 ダイオードの逆方向となる電圧も発生するのでしょうか？ （サージ電圧が交流的になることはあるのでしょうか？）』 については如何でしょうか？ ?クラッチの定格は3A前後。IFとは平均順方向電流のことでしょうか？ これは1Aです。ピーク1サイクルサージ電流というのも書いてありました。 これが30A（50Hz）です。 これだと壊れちゃうでしょうか？ ?『コイルの逆起電流は使用する電圧に依存せず、クラッチコイルに 流れる電流で決まります』 サージ電流のピークはおよそコイルに流れる電流値ですか？ ちなみにそれはどんな理屈なんでしょうか？ 追加コメント有難う御座います。 ? コイルを電源から開放した時、コイルに流れる電流方向は同じですが、電圧は反転します、 一方ダイオードに掛かる逆方向電圧は、コイルの定格電圧そのものです ⇒ 1）コイルに流れる電流とはサージ電流のことでしょうか？電圧は 反転するのに、電流方向は同じ･･･。何故でしょうか？ 2）逆方向電圧は～、というのは電圧値のことでしょうか？ （方向が反転、大きさは同じ？） 3）サージ電圧はL･di/dtと何かで見たのですが、ダイオードが入ると なんで定格電圧そのものになるのでしょうか？
電磁クラッチのコイルに並列に接続されたダイオードが壊れたのですか？ ”電源OFFに伴い逆起電圧”・・・この場合、ダイオードからみると電源 遮断後に過渡的にコイルに流れていた分の順方向電流が流れるだけですから、 これが原因でダイオードが壊れるとは考えにくいです。 PNダイオードが使用途中でショートする・・・ダイオードは短絡モードで 壊れたのでしょうか？ 逆方向に過電圧が加わった場合でも、順方向に過電流が流れた場合でも 短絡モードの故障は起こります。順方向の過電流の場合は、通常は最終的に 温度上昇が過大になって壊れるので、どこかに温度が高くなった形跡が残る と思います。 温度が高くなった形跡が無ければ、逆方向過電圧の可能性が高いと思います が、先に書いたとおり通電電流を遮断したときにこのモードは起こりません。 逆方向過電圧の可能性として、コイルの通電時に、過電圧が加わった可能性 はありませんか？ コイルに直接ダイオードが並列接続されていれば、電源OFFに伴う逆起電圧 はたかがしれたもので、この電圧でダイオードは壊れません。 ダイオードに流れる電流のピーク値は、定常状態でコイルに流れていた電流 と等しく、時間とともに減衰してゼロに近づきます。過渡電流が交流的にな ることはないと思います。 コイルの通電時に高いピーク電圧（ダイオードの定格1000Vを越すような）が かかる可能性がないとすれば、ダイオードは電流で壊れたということになり そうです。 １Ａ定格のダイオードに、３Ａピークの電流が頻繁に流れたら、壊れる可能性 ありそうです。コイルの開閉頻度が高い場合、また、ダイオードの放熱条件 が悪いことなどが重なったのかもしれません。 重ねてお尋ねしますが、温度上昇が高くなったような痕跡はありませんか？ ・リードのメッキが変色している ・はんだ付け部の艶が消失している ・ダイオードのパッケージ樹脂が焦げ臭い、ひびが入っている ・リードの付け根にはんだボールが吹き出している など ダイオードに過電流が流れて吹き飛んだように壊れていれば解析困難ですが、 大人しく短絡状態で死んでいる状態なら、パッケージを開封してダイオード チップを顕微鏡で観察すると故障原因を推定できる可能性もあります。 リードの付け根にはんだボールが吹き出しているのならば、温度上昇が 過大になって破壊したものと判断できます。 シリコン半導体の動作温度の上限は、通常１５０℃程度です。はんだが溶ける ということは、Ｓｎ－Ｐｄの共晶はんだとしても１８０℃以上です。 この程度まで温度が上がると、正常なダイオード特性が維持できなくなって、 常温では全く問題のない電圧が加わっても電流が流れ、電圧×電流に相当する 発熱が生じて更に温度が高くなってしまうようなモードが発生します。 ⇒何故そうなるのでしょうか？ http://www.gxk.jp/elec/musen/1ama/H13/html/H1304A09_.html 数行の文章で説明するのは結構難しいのですが、ひと言で言うと「コイルは 電流の変化を妨げる素子」ということです。 上記ＵＲＬのFig.HB0601_aの右端 SWがa→bのときに相当します。 （ダイオードが描いてありませんが、順方向電流ですので、電線で繋いだ のと同じに考えることができます） 厳しいこといいますが、不運が重なったのでは無いと思います。 きちんと設計すれば、問題を回避できる事例に思えます。 開閉頻度を考慮して、ダイオードに流れる平均順方向電流のｍａｘを 見積もり、環境温度とダイオードの放熱性能を考えて電流定格を選定 すればいいことに思えます。 電子回路に慣れていらっしゃらないのであれば仕方が無い面もありますが、 電子部品の定格は常温２５℃で所定の放熱条件が満足された条件で既定 されており、実際に使うことのできる電流は定格よりも大分小さな値に なります。
お礼
回答有難う御座います。 逆方向の耐電圧は1000Vくらいだったと思います。 クラッチの定格は12Vですので、そこまでの過電圧が 生じることはないように思われるのですが。 追加コメント有難う御座います。 開閉頻度/使用雰囲気は高いと思われますので、不運なことが 重なった結果のように思われます。 ダイオードメーかーの調査結果ですと、半田が噴出しており 過電流によるものと･･･とまでしか分からなかったようです。 『ダイオードに流れる電流のピーク値は、定常状態でコイルに流れていた電流 と等しく、時間とともに減衰してゼロに近づきます。』 ⇒何故そうなるのでしょうか？（サージ電流のピークは定格電流と同じ）
お礼
回答有難う御座います。 参考にさせて頂きます。