製品情報 雷サージ試験器 始業前点検の方法
始業前点検について
雷サージ試験器は、落雷電流による大地の電位変動や屋外の電力線、電話線に誘導された『高エネルギーの誘導雷ノイズ』を模擬して発生する試験器です。ここでは、国際規格IEC 61000-4-5規格の内容を中心に、始業前の簡易チェック方法およびAC/DC LINE OUTPUT、TELECOM LINE OUTPUTでの測定方法を記載します。
外部CDN等を用いた波形確認方法に関しては、記載をしておりません。測定方法等の詳細に関してはお問合せください。
準備するもの
| 製品名 | MODEL名 | 備考 |
| 雷サージ試験器 | LSS-F03 | |
| オシロスコープ | － | 帯域100MHz以上 |
| 波形確認用ケーブルセット | 05-00099A | SURGE OUTPUTおよびAC/DC LINE OUTPUTでの電圧/電流確認用 |
| テレコム波形確認用ケーブルセット | 05-00150A | TELECOM LINE OUTPUTでの電圧/電流確認用 |
| 高電圧プローブ | － | 15kV以上の耐電圧を確保している型式のもの）２本 |
| 電流プローブ | － | 電流トランスフォーマーと組み合わせて使用 |
| BNCケーブル | － | V/Iモニタ測定用（試験器に添付） |
| 絶縁トランス | NCT シリーズ | オシロスコープ保護用 |
| アースケーブル | － | PE接続用 |
V/Iモニタ端子での測定
本チェックは、特別なプローブを必要とせず簡易的に電圧と電流のサージ波形を確認する目的のものです。
（波形の精度を保証するものではありません。）
① BNCケーブルで本試験器V/Iモニタとオシロスコープを接続します。
② オシロスコープの入力をハイインピーダンス（1MΩ終端）に設定してください。
③ 試験器をSTART します。
注意：
サージ試験器は3P接地端子付きACケーブルを使用して、確実に大地アースに接続してください。
注意：
大地アースが確実でない場合には、下記図のように、サージ試験器のPE端子と試験室の接地端子を別のアース線にて接続します。(添付PEケーブルを使用)
注意：
オシロスコープのAC電源供給には、絶縁トランスを使用してください。その際、オシロスコープのPE端子は接続しないでください。
注意：
サージ出力ケーブルとモニタケーブル（同軸）はできるだけ離してください。（図のように充分離すようお願いします）
注意：
電圧・電流ともサージ出力端子部で検出しているため、供試装置に印加される波形とは異なる場合があります。
V/Iモニタ端子による、電圧／電流波形測定イメージ
【実測波形例】
100 mV/div 100μs/div
100 mV/div 400ns/div
100 mV/div 10μs/div
100 mV/div 2μs/div
100 mV/div 400μs/div
100 mV/div 4μs/div
5 mV/div 400μs/div
5 mV/div 2μs/div
SURGE OUTPUTおよびAC/DC LINE OUTPUTでの測定
○ 電圧の測定
①
オシロスコープを設置し、絶縁トランスを介してAC電源供給を行います。このとき、絶縁トランスのオシロスコープ接続側コンセントのPE端子をアース接続してはいけません。
②
オシロスコープのCh1とCh2それぞれに高電圧プローブを接続します。
③
サージ試験器の駆動電源を接続します。このとき、接地端子の付いた３ＰのACケーブルによって大地アースが確実におこなわれていることを確認してください。大地アースが確実ではないと思われる場合には、次図の様に、サージ試験器のPE端子と試験室の接地端子を別のアース線にて接続します。
④
試験器のサージ出力端子HOTとCOMそれぞれに、波形確認用ケーブルセット（05-00099A）内の「開放電圧用ケーブル」を接続します。その際、ＡＣ/ＤＣライン重畳部（CDN）の全ての重畳ライン出力端子(Ｌ１～ＰＥ)には、サージの出力先の設定を誤って選択したまま放電した場合の事故を防ぐ為に、試験器の出荷時に取り付けられているコネクタキャップを取り付けてください。なお、コネクタキャップが取り付けられていない空き端子が一つでもあると、試験器の安全機能が働く為にサージを出力させることができません。
⑤
HOTとCOMそれぞれの開放電圧用ケーブルの先端の圧着端子に、高電圧プローブを接続します。なお、作図の都合から次図では省いてありますが、高電圧プローブは絶縁体で構成された適切な高さの安定した台の上に置き、計測中に落下したりすることのないように工夫して配置してください。
⑥
Ch1とCh2の両方の高電圧プローブのGND線を試験器のPE端子に一緒に接続します。GND線の長さが足りずPE端子まで届かない場合は、適切なケーブルにて中継します。
⑦
この状態にて試験器からサージ波形を発生させ、オシロスコープで観測します。差動計測の具体的な設定方法は、オシロスコープのメーカーや型式によって多少異なる為にここでは詳細には触れませんが、トリガーは基本的にCh1で設定します。Ch1とCh2とも電圧レンジの設定は、高電圧プローブの減衰比を考慮して、波形がオシロスコープの画面からオーバーしないレンジにします。
Ch1-Ch2の演算を行った後のMath(演算)波形が、計測対象のサージ電圧波形となります。
以上の設定状態で表示された波形が、計測対象のサージ電圧波形となります。
⑧
サージ発生部とは別に、ＡＣ/ＤＣライン重畳部（CDN）からの出力波形を計測する場合には、波形確認用ケーブルセット（05-00099A）内の「開放電圧用ケーブル」をＡＣ/ＤＣライン重畳部の重畳ライン出力端子に接続をして測定を実施します。その際、サージの出力先として選択されていない端子の全てに（例：三相タイプの試験器でサージの注入相をＬ１、リターン相をＬ２に設定した場合には、残るＬ３，ＮとＰＥの各端子が該当します）、試験器の出荷時に取り付けられているコネクタキャップに替えて本製品の「ダミーキャップ」を挿入し ます。開放電圧用ケーブル、またはダミーキャップのいずれかが接続されていない空き端子が一つでもあると、試験器の安全機能が働く為にサージを出力させることができません。
危険：
電流サージ出力端子のHOTとCOMに接続されたケーブル、および高電圧プローブの先端接続部からは、人体にとって致命傷となり得る高電圧が発生するため、十分に注意すること。
注意：
試験器で、ＡＣ/ＤＣライン重畳部ＡＣ電圧、またはＤＣ電圧を通電した状態では、オシロスコープの電圧レベルとＧＮＤレベルおよびトリガーレベルを設定する際には、ＡＣ電圧、またはＤＣ電圧に重畳して出力される波形であることを考慮した上で決める必要があります。その他の項目は、サージ出力端子からの波形を計測した場合と同様、使用するオシロスコープの差動計測方法に基づいて設定してください。
《差動計測の必要性について》
IEC 61000-4-5 規格対応試験器は、規格で定められたフローティング方式を採用しています｡これにより、サージのリターン側がシャーシ（大地アース）から浮いている構造のサージ発生回路から高電圧・大電流の高エネルギー･サージを出力しています。
フローティング方式で出力される高エネルギー･サージを計測するには、作業安全確保の為、GND電位の変動も考慮した上で同時に２本の高電圧プローブを使用する「差動計測」をおこなう必要があります。
《「差動計測」が安全な理由》
- サージ試験器が大地アースされている為、試験器の筐体に触れても感電しません。
- オシロスコープが高電圧プローブのGND 線を経て雷サージ試験器の筐体に接続されることで大地アースと同電位となる為、オシロスコープの筐体に触れても感電しません。
- サージ試験器の高電圧発生部分は、高電圧プローブの耐圧によって絶縁されます。
Surge Out部での電圧波形測定イメージ
CDN OUT(Injection Out)部での電圧波形測定イメージ
※ L1-L3間の測定イメージ
【実測波形例】
200 V/div 100μs/div
200 V/div 400ns/div
200 V/div 400μs/div
200 V/div 4μs/div
○ 電流の測定
電流波形の計測には、電流トランスフォーマーと組み合わせた電流プローブが必要です。試験器の最大出力電流は７５００Ａですが、波形確認用ケーブルセット（05-00099A）を使用して何アンペアまでの電流波形を計測できるかは、お客様がご用意された電流トランスフォーマーと電流プローブそれぞれの減衰比（感度設定）が幾つであるかによって決まりますので、必要十分な減衰比を持ったものをご用意ください。
危険：
高電圧プローブで電流波形を計測することは不可能です。
不適切な計測器を用いての波形計測は死亡事故に至る危険性がありますので絶対にしないでください。
以下の手順で機材を配置・接続し、電流波形を計測します。
①
オシロスコープを設置し、絶縁トランスを介してAC電源供給を行います。このとき、絶縁トランスのオシロスコープ接続側コンセントのPE端子をアース接続してはいけません。
②
オシロスコープに、電流トランスフォーマーと組み合わせた電流プローブを接続します。
③
サージ試験器の駆動電源を接続します。このとき、接地端子の付いた３ＰのACケーブルによって大地アースが確実におこなわれていることを確認してください。大地アースが確実ではないと思われる場合には、次図の様に、サージ試験器のPE端子と試験室の接地端子を別のアース線にて接続します。
④
試験器のサージ出力端子HOTとCOMを、波形確認用ケーブルセット（05-00099A）内の「短絡電流用ケーブル」で短絡接続します。その際、ＡＣ/ＤＣライン重畳部（CDN）の全ての重畳ライン出力端子(Ｌ１～ＰＥ)には、サージの出力先の設定を誤って選択したまま放電した場合の事故を防ぐ為に、試験器の出荷時に取り付けられているコネクタキャップを取り付けてください。なお、コネクタキャップが取り付けられていない空き端子が一つでもあると、試験器の安全機能が働く為にサージを出力させることができません。
⑤
短絡電流用ケーブルの湾曲部の先端を、電流トランスフォーマーでクランプします。なお、電流トランスフォーマーは適切な高さの安定した台の上に置き、計測中に落下したりすることのないように工夫して配置してください。
⑥
この状態にて試験器からサージ波形を発生させ、オシロスコープで観測します。オシロスコープの電流(電圧)レンジの設定は、電流トランスフォーマーと電流プローブそれぞれの減衰比を考慮して、波形がオシロスコープの画面からオーバーしないレンジにします。電流波形の計測では差動計測を設定する必要はありません。オシロスコープの設定が差動計測モードになっている場合には解除(Math OFF)し、通常の単発取込モードに設定変更します。
以上の設定状態で表示された波形が、計測対象のサージ電流波形となります。
⑦
サージ発生部とは別に、ＡＣ/ＤＣライン重畳部（CDN）からの出力波形を計測する場合には、短絡電流用ケーブルをＡＣ/ＤＣライン重畳部の重畳ライン出力端子に接続をして測定を実施します。その際、サージの出力先として選択されていない端子の全てに（例：三相タイプの試験器でサージの注入相をＬ１、リターン相をＬ２に設定した場合には、残るＬ３，ＮとＰＥの各端子が該当します）、試験器の出荷時に取り付けられているコネクタキャップに替えて本製品の「ダミーキャップ」を挿入し ます。短絡電流用ケーブル、またはダミーキャップのいずれかが接続されていない空き端子が一つでもあると、試験器の安全機能が働く為にサージを出力させることができません。
注意：
電流波形を測定する際には、試験器側のＡＣ/ＤＣライン重畳部へＡＣ電圧およびＤＣ電圧を通電しないようにしてください。通電をさせた場合、ライン間がショート状態となり、試験器側のブレーカが遮断されます。
本測定はLSS-F03シリーズ（旧モデルLSS-F02シリーズでも可）での測定方法となります。
LSS-15AXシリーズおよびそれ以前でのモデルLSS-15SシリーズではCDN OUTでの測定はできませんのでご注意ください。
※ L1-L3間の測定イメージ
100 A/div 10μs/div
100 A/div 2μs/div
5 A/div 200μs/div
5 A/div 2μs/div
【出力波形規定（1.2/50μs-8/20μsコンビネーション波形）】
■ 電圧サージ（1.2/50μs）
■ 電流サージ（8/20μs）
■ 1.2/50μsコンビネーション波形規定
| 立ち上がり時間 Tf μs | 半値までの時間 Td μs | |
| 開放路状態のサージ電圧 | Tf = 1.67 × T = 1.2 ± 30 % | Td = Tw = 50 ± 20 % |
| 短絡状態のサージ電流 | Tf = 1.25 × Tr = 8 ± 20 % | Td = 1.18 × Tw = 20 ± 20 % |
■ 電源線CDNの1.2/50μsコンビネーション波形規定（開放路電圧）
| 開放路状態のサージ電圧 ※ | カップリングインピーダンス | |
| 18 μF (ノーマルモード) | 9 μF + 10 Ω (コモンモード) | |
| ピーク電圧 Current rating ≦ 16 A 16 A ＜ current rating ≦ 32 A 32 A ＜ current rating ≦ 63 A | Set voltage +10 % / -10 % Set voltage +10 % / -10 % Set voltage +10 % / -10 % | Set voltage +10 % / -10 % Set voltage +10 % / -10 % Set voltage +10 % / -15 % |
| 立ち上がり時間 | 1.2 μs ± 30 % | 1.2 μs ± 30 % |
| 半値までの時間 Current rating ≦16 A 16 A ＜ current rating ≦ 32 A 32 A ＜ current rating ≦ 63 A | 50 μs + 10 μs / -10 μs 50 μs + 10 μs / -15 μs 50 μs + 10 μs / -20 μs | 50 μs + 10 μs / -25 μs 50 μs + 10 μs / -30 μs 50 μs + 10 μs / -35 μs |
※ 試験する電子機器の定格電流に適合する波形規定を満たすCDNを用いる。
■ 電源線CDNのコンビネーション波形規定（短絡電流）
| 波形パラメータ 短絡電流 | カップリングインピーダンス | |
| 18 μF(ノーマルモード) | 9 μF + 10 Ω(コモンモード) | |
| 立ち上がり時間 | Tf = 1.25 × Tr = 8μs ±20 % | Tf = 1.25 × Tr = 2,5 μs ±30 % |
| 半値までの時間 | Td = 1.18×Tw = 20μs±20 % | Td = 1.04 × Tw = 25 μs ±30 % |
■ 電源線CDNの開放路電圧波形と短絡電流波形規定
| 電源線CDNのEUT側での 開放路ピーク電圧 ±10 % | 電源線CDNのEUT側での 短絡電流 ± 10 % (18μF) | 電源線CDNのEUT側での 短絡電流 ±10 % (9μF + 10 Ω) |
| 0.5 kV | 0.25 kA | 41.7 A |
| 1.0 kV | 0.5 kA | 83.3 A |
| 2.0 kV | 1.0 kA | 166.7 A |
| 4.0 kV | 2.0 kA | 333.3 A |
【出力波形規定（10/700μs-5/320μsコンビネーション波形）】
■電圧サージ（10/700μs）
■電流サージ（5/320μs）
■10/700μsコンビネーション波形の時間パラメータ
| 立ち上がり時間 μs | 半値までの時間 μs | |
| 開放路電圧 | 10 ± 30 % | 700 ± 20 % |
| 短絡電流 | 5 ± 20 % | 320 ± 20 % |
■10/700μsコンビネーション波形の開放路電圧と短絡電流
| 試験器の出力側の開放路電圧±10 % | 試験器の出力側の短絡電流±10 % |
| 0.5 kV | 12.5 A |
| 1.0 kV | 25 A |
| 2.0 kV | 50 A |
| 4.0 kV | 100 A |
TELECOM LINE OUTPUTでの測定
○ 電圧の測定
①
オシロスコープを設置し、絶縁トランスを介してAC 電源供給を行います。このとき、絶縁トランスのオシロスコープ接続側コンセントのPE 端子をアース接続してはいけません。
②
オシロスコープのCh1 に高電圧プローブを接続します。テレコム重畳部の測定では、常にPE 基準に電圧を測定しますので、サージアウト部やAC 重畳部のように差動測定の必要はありません。
③
サージ試験器の駆動電源を接続します。このとき、接地端子の付いた３ＰのACケーブルによって大地アースが確実におこなわれていることを確認してください。大地アースが確実ではないと思われる場合には、次図の様に、サージ試験器のPE 端子と試験室の接地端子を別のアース線にて接続します。
④
次図を参照してケーブル・ショートバー・インタロック解除MGを接続します。
⑤
ケーブルC の先端の圧着端子に、高電圧プローブを接続します。
⑥
サージ試験器 からサージ波形を発生させ、オシロスコープで観測します。
危険：
サージ出力端子に接続されたケーブル、および高電圧プローブの先端接続部からは、人体にとって致命傷となり得る高電圧が発生するため、十分に注意すること。
テレコム電圧波形測定の接続詳細図(4 線印加）
テレコム電圧波形測定の接続詳細図(２線印加)
■TELECOM LINE OUTPUTでの測定
○ 電流の測定
電流波形の計測には、電流トランスフォーマーと組み合わせた電流プローブが必要です。LSS-F03（サージ試験器） の最大出力電流は約282 Ａ（10/700 波形4 線,6000 V 設定時）ですが、波形確認用ケーブルセット（05-00099A）を使用して何アンペアまでの電流波形を計測できるかは、お客様がご用意された電流トランスフォーマーと電流プローブそれぞれの減衰比（感度設定）が幾つであるかによって決まりますので、必要十分な減衰比を持ったものをご用意ください。
以下の手順で機材を配置・接続し、電流波形を計測します。
①
オシロスコープを設置し、絶縁トランスを介してAC 電源供給を行います。
②
オシロスコープに、電流トランスフォーマーと組み合わせた電流プローブを接続します。
③
サージ試験器の駆動電源を接続します。このとき、接地端子の付いた３ＰのACケーブルによって大地アースが確実におこなわれていることを確認してください。大地アースが確実ではないと思われる場合には、下図の様に、サージ試験器のPE 端子と試験室の接地端子を別のアース線にて接続します。
④
下図 を参照してケーブル・ショートバー・インタロック解除MGを接続します。
⑤
ケーブルBのケーブル部分に、電流プローブを通します。
⑥
サージ試験器からサージ波形を発生させ、オシロスコープで観測します。
テレコム電流波形測定の配置と接続例(４線印加)
テレコム電流波形測定の接続詳細図(２線印加)
《テレコム波形確認用ケーブルセット（05-00150A)》
【出力波形規定】
■ 電圧サージ（1.2/50μs）
■ 電流サージ（8/20μs）
■ 非シールド・対称通信線CDNの波形規定
| カップリング | 出力電圧(設定電圧) | CDNの供試装置側での開放路電圧 Voc ±10 % | 電圧立ち上がり時間 Tf = 1.67 xTr±30 % | 電圧半値までの時間 Td =Tw±30 % | CDNの供試装置側での短絡電流Isc ±20 % | 電流立ち上がり時間Tf=1.25xTr ±30 % | 電流半値までの時間Td=1.18xTw ±30 % |
| コモンモード R = 40Ω カップリングデバイス* | 2 kV | 2 kV | 1.2 μs | 45 μs | 48 A | 1.5 μs | 45 μs |
* GDT, Clamping device, Avalanche devices
CDNは、最高定格の電圧で校正することを推奨。表で示す数値は設定値2 kVに対するものであり、CDNが別の最高電圧に対する定格となる場合、校正はその最高定格電圧で行なう。（最高電圧が6 kVの場合、この表に示す短絡電流値に3を乗じる。）
■電圧サージ（10/700μs）
■電流サージ（5/320μs）
■ 屋外からの非シールド対称信号線CDNの開放路電圧波形と短絡電流波形規定
| カップリング | 出力電圧 (設定電圧) | CDNの供試装置側での開放路電圧 Voc ±10 % | 電圧立ち上がり時間 Tf = 1.67 xTr ±30 % | 電圧半値までの時間 Td=Tw ±30 % | CDNの供試装置側での短絡電流 Isc ±20 % | 電流立ち上がり時間 Tf ±30 % | 電流半値までの時間 Td ±30 % |
| コモンモード カップリングデバイス 1 pair 27.5 Ω | 4 kV | 4 kV | 8 μs | 250 μs | 145 A | 3.2 μs | 250μs |
