バリスタの使用・選定方法について

質問

お世話になります。
雷サージ対策としてバリスタの使用を考えています。
バリスタ：普段（電流小時）はコンデンサの動作をし、大電流が流れたときは抵抗となり短絡電流を流すことで、後段の回路を保護する。
という動作はイメージできるのですが、実際に回路に使用するにあたり、何を判定値として選択すればいいのか見えてきません。
以下のバリスタの例で、アドバイスいただけたらと思います。

最大制限電圧：50A、775V
バリスタ電圧定格：470V（1mA）

このバリスタを使用したとき、1mAの電流が流れたときにバリスタには４７０Vの電圧が発生する、というのはわかります。
このバリスタを耐雷サージとして回路に入れた場合、後段の回路には
何Vの電圧がかかるのでしょうか？

仮に10ｋVの雷サージが進入してきた場合、バリスタ端子間に発生する電圧いくらとなるのでしょうか？

スペックシートに電圧・電流特性曲線は載っているため、電流を求めてこの曲線グラフから電圧を決定するのかな？と思っていますが・・・
電流の求め方が分りません。
たとえば、回路のインピーダンスが分っていて、I=12kV/回路のインピーダンスとしてIを求め、曲線グラフから求める？？

他、考え方で足りない点等でも構いませんので、ご指摘・アドバイスいただけたらと思います。
よろしくお願いします。

回答No.3

anachrockt

バリスタについては「TNR」を作っているここの資料が詳しいです．
http://www.chemi-con.co.jp/pdf/catalog/va-1006a/va-appguide-j-070820.pdf
TNRの'T'は東芝の'T'で，東芝が30数年前開発，子会社のマルコン電子に移管，マルコンが日本ケミコンに買収され，今はニッケミが製造販売しているとゆう由緒正しいバリスタです．
バリスタはヒューズの後に入れて後段の回路を保護します．
「何を判定値として選択すればいいのか見えてきません。」
後段の回路が仕様の雷サージを入れても，破損せず正常に動作していればOKとしています．
IEC61000-4-5で規定されている雷サージで試験します．
IEC61000-4-5では4kVまでですが，実際の試験は8kV（CM），4kV（DM）以上でやってます．
雷サージ発生器にはこれ使ってます．
http://www.noiseken.co.jp/products/pdf/LSS-15AX_Series.pdf

後段の波形を見てレベルがどうこうゆうのは，測ってみるとわかりますが測れません．
この高圧プローブで，この接続で，この配置でと固定すれば測れるかも知れませんが．

回答No.2

walkingdic

>このバリスタを耐雷サージとして回路に入れた場合、後段の回路には何Vの電圧がかかるのでしょうか？

後段？？？？使い方を間違えていませんか。
バリスタは一定以上の電圧が素子や回路に加わらないようにバイパスとして使うものですから、保護したい素子や回路の端子間に挿入します。
雷に対してであれば、たとえばバリスタの片方はグラウンドとして、大地に逃がします。

>仮に10ｋVの雷サージが進入してきた場合、バリスタ端子間に発生する電圧いくらとなるのでしょうか？

最大定格が７７５Ｖなのでバリスタは破壊されます。

>スペックシートに電圧・電流特性曲線は載っているため、電流を求めてこの曲線グラフから電圧を決定するのかな？

電圧を決定という意味がよくわかりません。
バリスタが動作を開始（つまり絶縁から導通に）するのが４７０Ｖです。そこから先はあまり端子間電圧は上昇せずに電流がどんどん流れて、サージ電流を逃がします。
電流は最大５０Ａまで流せるわけで、それ以上ながれてしまうとバリスタは破壊し、またバリスタ間の電圧の最大は７７５Ｖなので、その電圧を超えても破壊します。（どちらが先になるかは状況によります）

回答No.1

foobar

バリスタは電圧と電流が比例しない非線形抵抗、として考えるほうがよいかと思います。

数値の見方としては
470Vまでは絶縁に近い高抵抗（ただし、漏れ電流1mA程度が流れる）
それ以上の電圧では急激に電流が流れるようになって、775Vのときには50A流れる（周辺の回路のつくりにもよりますが、サージを大体これくらいの電圧に抑制できる、としてよいかと思います。）

10kVのサージが入ってきたときにどうなるかは、電源側のインピーダンスを考える必要があります。サージくらいのパルスに対してインピーダンスがある程度高く、短絡時の電流が50A程度に抑えられるなら、775V以下にクランプできますが、インピーダンスが低く50A以上の電流を供給できる場合には、もっと電圧が上がるかと思います。

実際に使用する際には、もうひとつ処理できるエネルギーも考慮する必要があるかと思います。（処理エネルギーの小さいバリスタを使った場合には、サージのエネルギーに耐えずに損傷、保護しきれなくなる場合もありますので。）