電源ラインに繋いだＳＳＲが壊れる原因

Question

ＡＣ２００Ｖ電源ラインを直にＳＳＲの入力に繋ぎこんで、電源の監視を
しているのですが、この電源に大型のファンモータが繋がれることがあり、
どうもそのときにＳＳＲがかなり激しく壊れてしまう(焼けている？)ようです。
これは、ファンモータの起動時などに、電源ラインになんらかの異常電圧？が
発生して、それによって壊れているのでしょうか？
考えられる原因を教えていただけると助かります。
よろしくお願いします。

ninoue · Accepted Answer

大型のファンモータはSSRの負荷よりもずっと大容量で、SSR入力側電源に並列に電磁接触器:MCで投入遮断されているのですね。

モータは投入時に定格電流の5-6倍程度の起動電流が流れます。
更に最初の1cycleの間は投入位相、モータの磁気回路の飽和状態等から起動電流の更に2-3倍?の突入電流が数msの短い間ですが流れます。
またMCは機械的に安定した接触状態になるまでの数十msの間、チャタリング:バウンドを繰返します。

この突入電流/起動電流は、MCのチャタリングで切断されようとする時、電源側トランスやモータのリアクタンス分で流れ続けようとして、高圧のスパーク:電源電圧の2-3倍?を発生させます。
このスパーク電圧にSSRが耐えられない場合、SSRに大電流が分流して流れる事になりエネルギーが大きい為SSRを焼損する事になると考えられます。
トランスの一次側からも雷サージ電圧等がトランス二次側に巻線等のコンデンサ分を通したりして誘起されます。

これらの大電圧大電流のスパーク電圧等を必要であれば低減させた上、その電圧に対応した耐電圧のSSRとする必要があります。
SSRには普通保護用のサージアブゾーバ:バリスタ等が含まれている筈ですが、SSRの定格負荷に対応している程度でしょう。
バリスタの電流容量が小さい場合、大きな電流が流れ込もうとする時はSSRの耐圧を越した制限電圧にしかならず、相変わらず焼損が発生するでしょう。

以上のような現象が発生しているものと考えられます。

これらに対応して、ファンモータ対応の電流容量を持ったCR保護回路、バリスタ等をSSRと並列に追加する必要があります。
先ず　以下のような項目について、サーチ条件を考えながら調べて下さい。
(電気の一般的な知識のみで、具体的な大容量バリスタのメーカ等については分りませんのですみません)

SSR　サージ電圧　保護
SSR　過電圧　保護 説明 OR 解説

SSR　サージ電圧　保護　バリスタ
SSR　サージ電圧　保護　大容量バリスタ　モータ負荷
SSR　サージ電圧　保護　CR保護回路　モータ負荷

大容量バリスタ　メーカ　カタログ　...等

次にSSRメーカに状況を説明して問い合わされるなり、
適用出来そうな保護回路や装置が分ったらそれらを購入するなどして対応してください。

或いは別の考え方として、AC200Vラインに電圧が来ているかどうかの確認だけでしたら、AC200V用リレーを設け、接点入力として制御側に取り込むのが一番簡単でサージ電圧での破壊等を気にしなくて済みそうです。

或いは絶縁用の小型トランスと簡単な整流平滑回路を通してDC5V(3-12V?)を発生させて取り込む事も出来そうです。

或いはSSRと直列に抵抗(SSRの等価負荷抵抗の1-3%程度?)を挿入した後にSSR対応のサージアブゾーバを追加する(SSR内のサージアブゾーバのみで良いかも知れませんが)事でも対応出来そうです。

yamame17gou · Answer

「岡谷　スパークキラー」http://www.okayaelec.co.jp/product/noise/index3.html
（要はコンデンサーと抵抗直列）

富士電機マグネットコンタクター等のオプションにも品揃えされています。

yamame17gou · Answer

岡谷　XE-1201等を参考に、負荷直近に取り付けます。（発生元で抑える）
オシロ等で観測し効果を確認しながら対処します。
電磁弁、マグネットコンタクタ等、ソレノイド応用機器から発生します。
配線隔離が効果あり。

http://cobaden.net/?mode=cate&cbid=172926&csid=4

yamame17gou · Answer

リレー　G2R-1S AC200V を差し込む事で代替出来ます。

yamame17gou · Answer

「オムロン I/O ソリッドステート・リレー　形　G3R-IAZR1SN-AC100-240　の入力側が焼損」
AC200V入力可の製品なので十分な耐力（ノイズ等）はある筈です。
型式通りの物が取り付けられているか？
故障品はオムロンに連絡、調査依頼して下さい。

yamame17gou · Answer

入力側、出力側、故障の判定は原因追及に重要です。
故障時、何かの動作はするのか？

AC200がG３Rの入力端子に掛かっている時G3Rの出力では何を駆動しているのか？

故障は何回起きているのか？

SSRの必要性？

yamame17gou · Answer

故障状態？
激しくの意味・状態？
入力側？
出力側？

86tarou · Answer

回路としては、ＳＳＲのＩＮにＡＣ２００Ｖ電源がかかっていて、同じくそこにファンモータも繋がっている状態です。
つまり、ＳＳＲでファンモータなどをＯＮ／ＯＦＦ制御しているのではなく、ＡＣ２００Ｖ電源が生きているかどうかを見るために、直にＳＳＲに入れてＳＳＲを動作させています。ＳＳＲのＯＵＴ側は、Ｉ／Ｏとして、制御側に取り込んでいるだけです。
本来、ファンモータなどの動力系は、別の電源ラインのはずだったのが、おなじ電源から取ってしまったため、ＳＳＲが壊れる事態が発生しました。＞
G3R-I/Oの入力モジュール“G3R-IAZR1SN AC100-240”を使っているということでしょうか？（ＡＣ200ＶとファンモータとこのＳＳＲの入力を全て並列接続）
出力側もＤＣ32Ｖ、100mAまでであれば壊れるとは思えないのですが…誤配線ってことはないですよね？

参考URL：http://www.omron.co.jp/ecb/products/ssr/21/g3r-i_o.html

yamame17gou · Answer

SSRのメーカー、型式？
入力側もAC、つまりAC/ACタイプなのか？

86tarou · Answer

No.1です。

ＳＳＲは、入力(ＩＮＰＵＴ）側にＡＣ２００Ｖがかかっていて、その電源ＯＮ、ＯＦＦをＳＳＲのＯＵＴＰＵＴから取り出しているだけなのです。なので、ＳＳＲの入力側にファンモータなどの動力系がつながっていることになります。本来、こういう使い方自体、間違っているのでしょうが、壊れる原因は、紹介していただいたサイトに書かれているようなノイズと考えられるのでしょうか。誤動作なのではなく、かなり激しく壊れているようなので、ノイズだけで、こんなにもなってしまうのか、わからないところです。＞
回路の詳細が不明ですが、電圧と電流がＳＳＲの定格以内で↓のような回路になっていればまず壊れることは考え難いです。

電源ラインに繋いだＳＳＲが壊れる原因

大型のファンモータはSSRの負荷よりもずっと大容量で、SSR入力側電源に並列に電磁接触器:MCで投入遮断されているのですね。

「岡谷 スパークキラー」

岡谷 XE-1201等を参考に、負荷直近に取り付けます。

リレー G2R-1S AC200V を差し込む事で代替出来ます。

「オムロン I/O ソリッドステート・リレー 形 G3R-IAZR1SN-AC100-240 の入力側が焼損」

入力側、出力側、故障の判定は原因追及に重要です。

故障状態？

回路としては、ＳＳＲのＩＮにＡＣ２００Ｖ電源がかかっていて、同じくそこにファンモータも繋がっている状態です。

SSRのメーカー、型式？

No.1です。

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