はじめての突入電流

あるスイッチが早期に壊れたと聞いたので分解して調べたところ、接点が摩滅してスカスカになっていました。

電流が大き過ぎるかと思って接続されている機器を調べたところ、やや負荷が高いような気はしたのですが、計算上では消費電力がスイッチの定格性能を下回っていたために、
たまたまスイッチが不良品だったのが原因だろう、と思って新品に交換してひと安心していました。

しかし数か月後に同じスイッチが、同じように接点が摩滅して壊れたとのことでしたので、
今度はスイッチに流れる電流をオシロスコープで時系列に測ってみたところ、ＯＮの瞬間
に流れる突入電流が定格電流の５倍くらいに跳ね上がっており、それにより接点に発生
した過電流スパークが接点を早期に摩滅させていたことが分かりました。



適度なスパークは接点清浄効果がありますが、過剰な場合 接点の早期摩耗に繋がります。

解決方法としては①機器を省電力化して負荷を減らす、②容量の大きいリレー回路にする、
③スイッチをデカい物に換える、などがありますが、接続されている機器によって突入電流
の大きさに差が出るようでしたのでさらに調べたところ、特に白熱球などフィラメントや
コイルを有する機器は突入電流が大き目であることが分かりました。



これは、金属は一般的に温度が上がるにしたがって、電気抵抗値も上がる特性があるため、
例えば電球が冷えてフィラメントの抵抗が低い時に電流を流すと、今回のようにＯＮの瞬間に
ガツンと突入電流が流れますが、電球が光りフィラメントの温度が上がると抵抗値が上がり
電流も定格値に収束してゆきます。

今回点灯した直後の電球と、25℃の雰囲気で5分ほど冷ました電球で抵抗値を比較したら
３倍くらいの差がありました。液体窒素とかで冷やせばもっと差が出るかもしれません。



突入電流の理屈は知っていたものの、今まであまり問題になったことはありませんでしたが、
オシロを使って具体的に突入電流値を確認できたのはいい経験でした。