商用電源の汚染状況 利用統計を見る

資 料

商用電源の汚染状況

橋口住久

吉井創一郎

（昭和57年8月31日受理）

Noise on the Commercial Power Lines

SumihisaHASHIGUCHI SoichiroYOSHII        Abstract  Noise on the 100 V ac lines in the laboratory is observed for a year． It is found that the differential mcde noise varies according with the human activities from time to time， while the common mcde noise is almost constant around a year and its level in the labora・ tory is about 40 db higher than those observed outside the university．

はじめに

 100V商用交流電源に接続される機器が多様化する にしたがって，各機器が発生するノイズによって，電 源ライソが汚染されるようになってきている。  最近では，特に，SCR応用機器やデジタル機器の パルス性ノイズによる汚染が著しい。  本報では，1981年度における本学工学部A−1号館の 電源ラインの汚染状況の調査結果を述べる。        Power       測   定        Line

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動として現れる差動モード電圧ノイズと，    T 対地電圧の変動として現れる同相モード電圧ノイズと がある。これらを分離して測定するために，図一2の 測定系を用いる。  図一2において，差動モードは，トラソスを用いて取 り出し，同相モードは，受電トランス2次側で接地さ れている側の線の対地電圧を取り出す。このようにし て取り出した電圧には，高レベルの50Hz成分が含ま れているので，図3の特性の高域フィルタを挿入して isolation transformer 一 一

HPF

HPF

Spectrum `nalyzer 一 Tape_Recorder

Vd∼霊entia’

v・∼

commonmode 図一1電源ラインの等    価雑音源表示 Fig． 1 Equivalent Representation of Power Line Noise Fig．2    図一2測 定 系 Measuring Setup for Power Line Noise 葦 ．§ 菖一20 』 司    10      100      1k      10k        Frequency（Hz）       図一3 測定系ハイパスフィルタの周波数特性 Fig．3 Transmission Characteristics of the High・pass Filter     for the Measurement of Power Line Noise

一109一

昭和57年12月 山梨大学工学部研究報告 第33号      表一1測定時期と場所 Table l Time and Place of Measurement

測定時期

測定点

第1期  2  3  4  5 1981．5．24∼30   7．1∼7   8．8∼11， 8．14∼20   12．31∼1982．1， 6 1982．1．14∼20

A

A，C

A，B，C，D，E

A

A

s

_豊 《

2

20 測定点  A  B    同  C  D 下部町内民家  E 高根町清里寮 測定時刻 工学部A−1号館3F壁コンセント 甲府市内学生下宿 配電盤 0：00，5：00，7：00，9：30，11：00， 12：30， 14：00， 17：00， 19：00， 21 ：00 これを減衰させ，測定のダイナミックレンジを拡大す る。  測定時期，時刻，測定場所は表一1のとおりである。 結 果  図一4は，ノイズスペクトルの一例である。高域フィ ルタの特性を補正していないので，真のスペクトルは 図一4の値に図一3の減衰量を加えたものになる。  縦軸は，時刻0：00に対応するもので，他の時刻の スペクトルは，順次10dbずつ平行移動して表示して ある。  隣接する時刻のスペクトルが平行であれぽノイズレ ベルに変化がなく，間隔が10dbより広けれぽノイズ 増加，10dbより狭けれぽノイズ減少を表す。  バンド幅は，25−250Hzで1．5Hz，250−2500 Hz で15 Hz，2．5−25 kHzで150 Hzであるので，250Hz， 2．5kHzにおいて，スペクトルに10 dbのくいちがい を生じる。  250Hz以上では，スペクトルのピーク連結した形 で表示し，微細構造は省略した。  図一4において，同相ノイズは日変化が少ないこと， 中高域での傾斜が一・50db／decadeと急傾斜であるこ とがわかる。一方，差動ノイズは，高域のレベルが午 後から夕方にかけて高いこと，中高域が緩傾斜である こと，低域で偶数次調波が小さいことがわかる。  図一5は，測定点Aにおける2kHzのノィズレベル の1週間にわたる変化の様子である。これから，同相 ノイズは，ほとんど変化しないこと，差動ノイズは 20db程度の変化があることがわかる。  図一6は，5箇所の測定点のノイズレベルを比較した 雲一20 9−40 一60 10 20 （  0 孟 豆＿20 ぎ 一一S0 s 芝＿60 一80 100      1k   Frequency （Hz）     （a） 10k 1 Differential Mod 1 ∀ ＝ ／ノF ＼

i＞芯

21：00 19：00 17：00 14：00 12：30 11：00 9：30 7：00 5：00 0：00 21：00 19：00 17：00 14：00 12：30 11：00 9：30 7：00 5：00 0：00 10         100         1k      10k          Frequency （Hz）          （b）  図一4 電源ラインノイズスペクトルの例  Fig．4 Spectra of Power Line Noise ものである。  同相ノイズは，学内の2点A，Bについては，−20 dbと高レベルで，ほとんど変化がみられないのに対 し，学外の3点では，5：00に一60db以下の最低値 に達し，日変化は10db程度みられる。  差動ノイズは，学内B点での日変化が6db以下と 小さいのに対し，他の4点では5：00に最小となり， 日変化は15db以上ある。 E点でのノイズレベルが大 きくなっているのは，測定期間中，マイクロコソピュ ータ3台が測定点に接続され，稼動していたためと思 われる。  図一7は，ノイズレベルの時期的な変化を示したもの である。測定点Aについては，同相ノイズと差動ノイ

一110一

商用電源の汚染状況       Place：A  −10       Term：Aug．16−20’81

s

歪． ・i−・・

z

0 _{5       14}   Time （o’clock）  一30

9

_唱 ）  −40

iトィ

・ξ一50

z

21    0    5       14     21         Time（o’clock）    図一5 ノイズレベルの日変化の例 Fig．5 Daily Variation of Power Line Noise 一20 ＿−≧ R0

s

T−40 亘 ．‖ 2−50 一60 （−≧ R0

3

 ₉₋₄₀

2

8 ’6 Z−50 Common mode    2kHz 0 5

一ぢわ・文テ裡

   14

Time （o’clock） 21 ←㌔  、へ    0    5       14     21         Time （o’clock）   図一6測定点によるノイズ日変化のちがい Fig．6 Daily Variation for Five Power Lines 一20 一30

9

唱 ）  −40 言

2

＄−50 ’δ

z

一60 一70  一30

s

_唱 ）−S0 言

2

o m−50 ’5

z

一60        A（12．31−1．6） ←一一一一一一■一一◆一一つ一一◆一◆一◆一一一一◆一＿．＿＿喝’       A（8．8−20）       A（5．24−30，7．1−7） ）e H−一 一一）←、、x−一・k一曳一”一 −x−一一一執一一若一一x ムe・一一一一一一△一一十一一w・・△一一占一一△一一一一△一一i−一△        A （1．14−20） Common mode   2kHz 0 、＊噺 ’：t−一；t、一．＿     sポ／     C（7．1−7） 5       14   Time （o’clock） 21 x／斗一㎡    Differential mode      2kHz     0    5       14     21       Time（o’clock）    図一7時期によるノイズ日変化のちがい Fig．7 Daily Variations for the Time of the Year ズの大きさの順序は逆になっているが，測定点Cでは 同相ノイズが大きいときには差動ノイズも大きくなっ ている。 検 討  図一6において，学外の測定点のデータが午前5時に は最小になり，その値がほとんど一致していることか ら，このレベル（同相ノイズで一60db，差動ノイズ で一50 db）が，バックグラウソドレベルで，電力会 社の責任範囲から生じるものであると考えられる。こ のレベルを越える部分が，その点での人間活動を表し ていると思われ，変化のパターンは人間の活動時間と よく一致している。  ところが，学内については，特に，同相ノイズレベ ルは学外より30∼40dbも高く，ほとんど変化がみら れていないことから，学内のノズの大部分は，終夜運 転をしている機器から発生しているものと思われる。  本測定法における同相ノイズの検出法では，同相ノ イズのみでなく，差動ノイズをある程度含んでしまう ので，この点について，今後，改良が必要である。

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昭和57年12月 山梨大学工学部研究報告 第33号 む す び  学内のノイズレベルは，学外に比べるときわめて大 きいといえる。大学で使用される機器は，一般家庭で 使われるものより多様であるので，ある程度は，やむ を得ぬところであるが，汚染された電源は，高感度測 定器の電源として使用することができないなどの弊害 を生じるので，ノイズ発生源側で，十分な対策を施す ことが必要である。特に，デジタル機器，SCR応用 機器，パルス放電機器の使用者は，動作中の機器の近 くにトラソジスタラジオ等を置いて，ラジオでノイズ が検出できない程度のレベルにまで，ノイズ対策を施 す責任があると考える。  また，高感度測定器用の専用電源ラインを設置する とか，電源を各研究室ごとに受電トラソスの段階で独 立させるとかの対策が行えれぽ理想的である。

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