スナッバー

スナッバーは、電気システムにおける電圧過渡現象、流体システムにおける圧力過渡現象（ウォーターハンマーなどによって発生）、または機械システムにおける過剰な力や急激な動きなどの現象を抑制（「スナッブ」）するために使用される装置です。

スナバは、誘導負荷のある電気システムでよく使用されます。このようなシステムでは、突然の電流の遮断によって大きな逆起電力が発生します。逆起電力とは、ファラデーの法則に従って、電流スイッチング デバイスにかかる電圧が上昇し、電流の変化に対抗する現象です。この過渡現象は、他の回路で電磁干渉(EMI)の原因となることがあります。また、デバイスにかかる電圧が想定される許容範囲を超えると、デバイスが損傷または破壊される可能性があります。スナバは、誘導要素を安全に放電できるように、電流スイッチング デバイスの周囲に短期的な代替電流経路を提供します。誘導要素は多くの場合、意図的ではなく、長い配線や曲がりくねった配線などの物理的な回路によって生じる電流ループから生じます。電流のスイッチングはどこでも行われますが、スナバが必要になるのは、通常、電源などの主要な電流経路が切り替えられる場合のみです。スナバは、リレーやスイッチの接点間のアーク放電、電気的干渉、または発生する可能性のある接点の溶着を防ぐためにもよく使用されます(アーク抑制も参照)。

シンプルなRCスナバは、小さな抵抗器(R)と小さなコンデンサ(C)を直列に接続して使用します。 ^[1]この組み合わせを使用すると、サイリスタの電圧の急激な上昇を抑制し、サイリスタが誤ってオンになるのを防ぐことができます。これは、サイリスタの電圧 ( ) の上昇率を、サイリスタがトリガーされない値に制限することによって行われます。適切に設計されたRCスナバは、DC負荷とAC負荷のどちらにも使用できます。この種のスナバは、電気モーターなどの誘導負荷によく使用されます。コンデンサの電圧は瞬時に変化できないため、減少する過渡電流がコンデンサをほんの一瞬流れ、スイッチが開いたときにスイッチの電圧がゆっくりと増加します。電圧定格の決定は、過渡波形の性質上困難な場合があり、スナバ部品の電力定格と用途によって簡単に定義できます。 RC スナバは個別に作成することも、単一のコンポーネントとして構築することもできます ( Boucherot セルも参照)。 ${\displaystyle dV/dt}$

流れる電流が DC の場合、単純な整流 ダイオードがスナバとしてよく使用されます。^[2]スナバ ダイオードは、誘導負荷 (リレー コイルや電動モーターなど) と並列に配線されます。ダイオードは、通常の状態では導通しないように取り付けられています。外部駆動電流が中断されると、インダクタ電流は代わりにダイオードを流れます。インダクタに蓄積されたエネルギーは、ダイオードの電圧降下とインダクタ自体の抵抗によって徐々に消費されます。単純な整流ダイオードをスナバとして使用することの 1 つの欠点は、ダイオードによって電流がしばらく流れ続けるため、インダクタが必要な時間よりも少し長くアクティブのままになることです。このようなスナバをリレーで使用すると、この影響により、アクチュエータのドロップ アウト、つまり解除に大幅な遅延が生じる可能性があります。

ダイオードは、駆動電流が遮断されるとすぐに順方向導通モードに入る必要があります。ほとんどの一般的なダイオードは、たとえ「低速」のパワーシリコンダイオードであっても、逆回復時間が遅いにもかかわらず、非常に迅速にオンにすることができます。 ^{[3]これらは、リレーやモーターなどの}電気機械装置のスナバには十分です。

特定のスイッチング電源レギュレータのようにスイッチング速度が10ナノ秒を超える高速ケースでは、「高速」、「超高速」、またはショットキーダイオードが必要になる場合があります。^[4]

より洗練された設計では、RCネットワークを備えたダイオードが使用されます。^[5]

一部の DC 回路では、金属酸化物バリスタ (MOV)と呼ばれる安価な金属酸化物で作られたバリスタが使用されます。

これらは、2 つの逆直列シリコンツェナー ダイオードのようにユニポーラまたはバイポーラですが、雷保護などの最大定格のエネルギー吸収が約 12 ジュールを超えると消耗する傾向がありますが、低エネルギーには適しています。

現在、半導体内の直列抵抗(Rs)が低いものは、一般に過渡電圧サプレッサー (TVS)またはサージ保護デバイス (SPD)と呼ばれています。

単純なダイオードの代わりに過渡電圧サプレッサ (TVS) を使用することもできます。コイル ダイオード クランプによりリレーのターンオフが遅くなり ( )、スナバも必要なモーター負荷の場合は接点アークが増加します^{[明確化が必要]}。ダイオード クランプは単方向モーターを惰性で停止させるのに適していますが、双方向モーターの場合はバイポーラ TVS が使用されます。 ${\displaystyle T=L/R}$

より高電圧のツェナーのような TVS では、電圧がクランプ レベルまで上昇する間に R が高くなるため、単純な整流ダイオード クランプよりもリレーが速く開く可能性があります。接地に接続されたツェナー ダイオードは、ツェナーのブレークダウン電圧を超える正の過渡現象から保護し、通常の順方向ダイオード降下を超える負の過渡現象からも保護します。

過渡電圧抑制ダイオードは、シリコン制御整流器 (SCR)に似ており、過電圧からトリガーされ、ダーリントン トランジスタのようにクランプされて、長期間にわたって電圧降下が低くなります。

AC回路では整流ダイオードスナバは使用できません。単純な RC スナバが適切でない場合は、より複雑な双方向スナバ設計を使用する必要があります。

配管や機器用のスナッバーは、地震、タービントリップ、安全弁の閉鎖、リリーフ弁の閉鎖、油圧ヒューズの閉鎖などの異常な状況での動きを制御するために使用されます。スナッバーは、通常の状態ではコンポーネントの自由な熱運動を許容しますが、異常な状態ではコンポーネントを拘束します。^[6]油圧スナッバーは、通常の動作条件下でのパイプのたわみを許容します。衝撃 荷重を受けると、スナッバーが作動し、パイプの動きを制限するための拘束具として機能します。^[7]機械式スナッバーは、機械的な手段を使用して拘束力を提供します。^[8]

• シャント（電気）
• 過渡電圧抑制ダイオード

• オット、ヘンリー（1988年）。電子システムにおけるノイズ低減技術（第2版）。ワイリー。ISBN 978-0471850687。
• ホロウィッツ、ポール、ヒル、ウィンフィールド (1989)。電子工学の芸術(第 2 版)。ケンブリッジ大学。ISBN 0-521-37095-7。

• RC スナバの設計 - NXP アプリケーション ノート