電位差回路

Question

いつも参考にさせて頂いております。

電位差回路とはなんでしょう？
また、某リレーメーカーのWebに以下説明がありました。
「電位差回路での使用は、接点間にアークによる短絡がしょうじる。｣
なぜ電位差回路にすると、アークが発生するのですか？

2つの質問の内一方だけでも構いません。
よろしくお願いします。

http://www.fa.omron.co.jp/data_pdf/commentary/safetyrelay_notice_common2.pdf

Answer

リレー開閉に伴うアークにより接点周辺（一般にａ接点、ｂ接点）にスパッタが堆積し、
それがトラッキング現象を起こす為です。
スパッタは避けられないけど、接点間を等電位にしておけばトラッキング現象は起こらない。
回路図だけではなく現物を良く見れば分かる事です。

Answer

富士設計　大曲です
リレーで本格的なシーケンスを組んだ回路はクロスバー交換機なので
４０年ばかり前の話で、いまでは負荷のＯＮ／ＯＦＦだけにつかっています。
出典の図の○と×の違いは
○の方は負荷が電源の同一極に配置
×の方は負荷が電源の反対極に配置
の違い。

接点が開になるとアークは多少なりとも発生します。
アークは電離したガスのため×の回路では反対極（別の接点）に引き寄せられる
と言うことのようなきがしますが。

Answer

疑問に思った記述がある出典を明示していることは、適切な回答を引き出す
ためにとても望ましい事です。

「電位差回路」のように書くのが適切であるか、少々疑問がありますが、
「接点間に（電源電圧程度の大きな）電位差が掛かっている回路接続の
状態」のように解釈することが適切と思います。

出典では、不適切な接続例として p.5 右下「b悪い接続」を掲げていますが、
それよりも次ページの➌-?-7「モータの正逆切り替えの場合」や➌-?-9
「a・b接点間のアークによる短絡について」の例のように、a-b接点間に
電圧が掛かる例の方が理解しやすいようにも思います。

まず、なぜアークが生じるか？

接点を開くことで、電流が流れている回路の電流を遮断しようとすると、
電流には流れ続けようとする慣性のような性質があるので、接点が開いても
接点間の空間で放電をおこして流れ続ける現象がおこります。この現象が
アークです。電流の流れる回路の電圧が高い場合や、回路にインダクタンス
を含む場合にアークの現象は顕著になります。

次に、なぜ短絡が生じるか？
a-b接点間に、AC200Vの電源電圧が掛かっている回路を想定しましょう。
この回路に負荷をつないで一定電流を流し、あるタイミングで接点を開いて
電流を遮断することを考えます。接点を開いた瞬間はには、前記の通り
アークが発生します。このアークが種火となって、大きな電圧が掛かって
いるa-b接点間にアークが飛び移ることが条件によって発生します。
a-b接点間でアークが発生すると、電流を制限する抵抗成分が殆ど存在
しない状態なので、大きな電流が流れる状態・・・つまり電源短絡状態に
至るという事です。
このような状態が起これば、リレーの接点は大電流のアークによる熱で
焼損してしまいます。

回答(1)さんへの追加質問
＞タイムラグが必要な理由

タイムラグの間に、種火となるアークが消滅するので、仮にa-b接点間に
電圧が掛かっていても、アークが転位することを防げます。従って、
短絡も防げるという事です。

Answer

毎度ＪＯです。
参照ＵＲＬの説明によると、電位差回路とは
接点耐電圧が、制御しようとする回路の電源電圧以上であっても、
回路構成によっては電源電圧の２倍の電圧が「接点間」に掛かる可能性が有るって事ですね

これは何を意味するかと言うと
接点の耐電圧は１００Ｖあったとしても、接点間の耐電圧は２００Ｖ有りません言う事になります

数値で示すと、各端子間の耐電圧は
ＮＣ－ＣＯＭ　間１００Ｖ
ＮＯ－ＣＯＭ　間１００Ｖ
ＮＣ－ＮＯ　間１００Ｖ

ショートストロークの接点の場合でしょうね。

Answer

# そうか、3-1-6-bのような回路を「電位差回路」と言うのか。
# 知らなかった。オムロン独自の定義かしら、
# jisや電気回路の教科書にあったかなぁ。
# しかし、他の人の質問が自分の知識のきっかけになるなんて、
# なんてすばらしいのだろう。
#
# ということで、私は「電位差回路」の定義を知りません。
# なので識者の回答を待ちたいところですが、できれば、
# 質問者自身がリレーの商社を経由してメーカサイドから、
# 定義やアーク発生原因を得て「補足」や「追記」
# してもらうと、少なくとも私の糧になります。

先輩から教えてもらったリレーの使い方を元に書いてみます。

多極リレーの接点で、たとえば中心コンタクト同士(NC, NO 接点
同士も同様)は同一の電位で使用しなさい、ということと理解します。
多極リレーですから、そのスイッチ回路(極)は、並列に並んで
いる構造になっていることがあります。そのため、中心コンタクト
も隣通し至近に並ぶ構造になっていて、超小型リレーであれば、
その間のギャップは 0.数mm となりましょう。その間に電位差が
あれば、アークの原因になってしまうという事です。

# きっと、間違ってるだろうなぁ。正解が気になる…。

負荷がモータなど(正しくは誘導負荷)の場合、
機械式リレーでも手動のスイッチでも、物理的
に回路を切断する形の場合、負荷には逆起電圧
が発生することは、他の回答にもあったように
ご存知のとおり。COM接点とNCまたはNO接点との
間にアークが発生するのだとすれば、それが
原因であることもご存じのとおり。

件のPDFの説明文で「電位差回路」の表現と回路例
にある負荷を「誘導負荷」と明記していないことが、
ある種の混乱になっているのかなぁ、と、完全に
誤った回答を投稿してしまった私に言い訳させて
くださいませ(笑)。すみませんでした。

願わくば、質問者がメーカサイドに確認いただき、
ここに追記や補足をしてもらえれば、他の回答者に
とって自身の解釈と解説が正しかったのだ、となり、
かつ、正しい情報を共有できる機会にすることが
できると私は信じます。

電位差回路とは？電位差回路でのアーク発生の原因は？