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突入電流
(rush current)
機器の電源を投入した際に、
定常的な電流よりも遥かに大きい電流が短時間流れることがある。
これは突入電流と呼ばれ、例えば次のようなものによって引き起こされる：
突入電流は定常的な電流の 100倍を超えることもあり、
適切に設計されていない場合には、例えば次のような影響を及ぼし得る：
- 電源スイッチの溶着
- ヒューズの溶断
- 整流器やその他の部品への過大なストレス
- 電源電圧の一時的な低下による、他の機器への悪影響
(例えば、照明の一時的な減光、コンピュータのクラッシュなど)
これらの問題に対処するためには、その突入電流に対応できる部品を用いることや、
必要に応じて突入電流を制限するための処置を行なうことが必要となる。
部品が突入電流に耐えられるかどうかを検討するためには、突入電流を推定、
もしくは実測し、部品の仕様と比較すれば良い：
- スイッチ：
電源用のスイッチは、許容できる突入電流が規定されていることが多い。
また、典型的な負荷に対するディレーティング率の目安が示されていることもある。
- ヒューズ：
溶断特性、特に I2 t 特性を検討する。
突入電流で溶断しない普通溶断ヒューズでは定格電流が大き過ぎるものとなる場合には、
タイム・ラグ・ヒューズ (スロー・ブロー・ヒューズ) の使用が有効かも知れない。
- 整流器など：
耐サージ特性を検討する。
ただし、おおよそどの整流器でも
1サイクルのサージ電流に対する定格は規定されている筈であるが、
複数のサイクルに対する定格が規定されているとは限らない。
突入電流の測定はデジタル・オシロスコープと電流プローブがあれば簡単に行なえるが、
突入電流は電源のインピーダンスに影響される
(例えば、230V での突入電流を測定しようとして
容量の余裕のない昇圧変圧器から電源を供給した場合には、
かなり小さい値が得られるかも知れない) こと、
また電源投入時の位相角によっても大きく変動することに注意が必要である。
また、部品の選定に際しては適切な
ディレーティングを考えるべきであり、
頻繁に電源がオン／オフされる機器の信頼性を確保するためには
特に慎重な検討が必要となるであろう。
電子機器の突入電流を制限する主な方法には、次のようなものがある：
- 抵抗：
適当な値の電力抵抗を直列に接続することによって、突入電流を制限する。
この抵抗は定常状態でも電圧降下を生じ、電力を消費し続けるので、
効率を考えるとあまり高い抵抗を用いることはできない。
このため、これは定常電流が低いもの以外ではあまり実際的ではないだろう。
- パワー・サーミスタ：
サーミスタ (負温度特性のもの) を直列に接続する。
これは、電源投入時には温度が低いために高い抵抗を示して突入電流を制限するが、
自己発熱によって温度が上昇すると抵抗が低下するので、
抵抗を用いた場合よりも損失を下げられる。
簡便であり、また効果的であるが、
電源を切ってすぐに再投入した場合には突入電流制限が働かない
(サーミスタがすでに低抵抗の状態となっている)
ことに注意すべきである。
- 抵抗と、サイリスタなどのスイッチ：
適当な値の電力抵抗を直列に接続し、
それと並列にサイリスタやトライアックなどの電力スイッチを接続する。
電源投入時にはこのスイッチは開かれていて、抵抗によって突入電流を制限するが、
その後でスイッチが閉じられて抵抗が短絡される。
突入電流特性を比較的自由に設定でき、また効率的であるが、
上の２つの方法と比べて複雑である。
電子機器の多くについては適合は困難なものではないと思われるが、
他の機器への悪影響の防止のために
突入電流も規制の対象となる場合があることにも注意すべきである。
by Tom Sato, 2002-08-27