パルス電源における抵抗の耐電圧

質問

先日，こちらでパルス電源における抵抗の消費電力について質問しました．

http://okwave.jp/qa5333150.html　を参照願います．

そこで，抵抗の材料はマンガニンが良く，消費電力が10～15倍まで問題ないのではという回答をいただきました．

では，耐電圧ではどうなのでしょうか？

あくまでも例ですが，抵抗10Ωに電流1000Aがパルス幅20usで流れた場合．
消費電力は200Wで，抵抗の消費電力は20W程度のものを使用して問題ないでしょうが，
電圧は10kVかかっています．さすがに耐電圧10kVのものを用意する必要はないと思いますが，
耐電圧がどれくらいのものまでなら使用できるのでしょうか？

よろしくお願いいたします．

回答No.4

KEN_2 · ベストアンサー

>パルス耐電圧の記載がない抵抗はパルス電源に使用できないのでしょうか？
パルス電源に使えないことはありません。
抵抗体の発熱に対する冷却との関係で、抵抗値変化が許容値を保証するための条件ですので、使用前の初期値に対して保証しており、長期保存後や使用後の変化は保証するのに十分に電力軽減を行い極力発熱を抑える条件であれば問題ありません。
セメント抵抗の場合に限らず、電力型の抵抗は最高使用電圧（V）に対して最高過負荷電圧（V）が規定されています。
√P・R・10倍で短時間（5秒以内）に対しては2倍から3.2倍を謳っているのが普通です。
これはパルス電力の印加に対してでは無く、１分定格と５秒印加での差ですのでパルス電力に対しては多少無理はききます。
セメント抵抗は、最高温度が125℃ですので、150℃のメタルクラッド固定抵抗器を放熱板に取り付けて使用すると3倍から5倍の最高過負荷電圧（V）が期待できます。
もちろんマンガニン鋼を使ったシャント抵抗ならより最高過負荷電圧（V）を高くとれます。

部品メーカも通常需要のある使用条件で仕様を決定しており、パルス電力に対しては使用者側で実験と経験で決定する必要があります。

下記のサイトと前回紹介サイトでの検討をお勧めします。
http://www.koaproducts.com/pdf/bgr.pdf

メタルクラッド固定抵抗器
http://www.jrm.co.jp/japanese/products/pdf_products/fixed_resis/rh.pdf

回答No.5

g-tech-h

はじめまして！
すでに良回答が出ておりますので違う観点から私の経験したことを申し上げます。
セメント抵抗の大半のメーカーはパルス電源での使用は想定していないのが現実ではないでしょうか。確かに、回答No4の方が言われるような諸条件であれば使えないこともないでしょうが、そもそもセメント抵抗の構造の大半は巻線抵抗です。（無誘導と呼ばれるものも一部ありますが）つまり、Ｌ成分が多い抵抗なので、20uSの10kVパルス電圧であれば、波形としてなすには例えば、立ち上がり1uSと想定するなら、このＬ成分が大きく関与し、200Wもの抵抗に依存するＬ成分はかなりあると思われ、波形そのものの形状が変わる恐れがあります。（例えば立ち上がりがナマルなど）また、巻線抵抗の構造によって、巻線間の耐電圧が保証さるような形状および充填剤（この場合隙間の多い焼き物と外側のホーローに相当する）にはなっていないのが現実です。従って、高電圧専用の抵抗を使われることをお勧めします。確かに200W相当の抵抗であれば端子間の耐圧は持ちそうにもわれます。使用に際し気をつけなければならないこととして、端末形状です。高電圧専用の抵抗は回答No2の方が一部言われているような形状をしております。一時的に使用できても長期・長時間の連続運転などで、端末部にコロナが集中し劣化する恐れがあります。劣化が進むと放電する可能性もあります。そう言ったところが高電圧抵抗との違いになります。
参考になったでしょうか？長文失礼いたしました。

回答No.3

KEN_2

耐電圧の場合、印加電圧10kV0-pには耐電圧10kV定格から1.2倍程度の部品を選定します。
抵抗の場合端子間の間隔と、抵抗表面の沿面距離で耐圧が制限されますので印加電圧に相当する長さが必要です。
抵抗体の支持部の距離と絶縁体の材料も検討する必要があります。
参考に高圧のフライバックトランスで使用する10MΩの高抵抗で5cmから7cm程度長さの高抵抗で15KV程度印加のブリーダー抵抗を使用していた記憶があります。
　1cm／1KV のスパークギヤップを取るようにしていましたので、10kVの場合4cmから5cmは必要と考えます。

例での抵抗；10Ωはシャント抵抗では在り得ませんので、0.01Ωから0.2Ω程度の抵抗値で検討を進めると現実的な部品選定が可能かと思います。

補足

回答ありがとうございます．

当方の手元にあるセメント抵抗にはパルス耐電圧の記載はなく，最高使用電圧の記載しかありませんでした．
そこで，この抵抗がパルス電源に使用できないかお聞きしたかったのですが，
言葉足らずで申し訳ないです．

パルス耐電圧の記載がない抵抗はパルス電源に使用できないのでしょうか？

よろしくお願いいたします．

回答No.2

foobar

20μsだと、放電開始するには十分な時間ですので、
それなりに接続導体間の離隔距離や抵抗表面の沿面距離が必要になり、同時に、抵抗体と導線の接続部などで導体の角が丸くなっているようなものが必要になるかと思います。

（感覚的には、電極間で数cm程度の間隔は必要なように感じます。）

補足

回答ありがとうございます．

パルス電源製作の参考にさせていただきます．

回答No.1

tadys

電圧が10kVかかるのであれば耐電圧は10kV以上必要ですよ。
1.5倍は無いと安心できません。
耐圧が足りないと端子間で放電する可能性があります。

高圧用の抵抗器のメーカーと相談したほうが良いでしょう。
http://www.koaproducts.com/catalogue/hpc.htm

補足

回答ありがとうございます．

リンク先の抵抗ではパルス耐電圧は記載されていましたが，
当方の手元にあるセメント抵抗にはパルス耐電圧の記載はなく，最高使用電圧の記載しかありませんでした．
そこで，この抵抗がパルス電源に使用できないかお聞きしたかったのですが，
言葉足らずで申し訳ないです．

パルス耐電圧の記載がない抵抗はパルス電源に使用できないのでしょうか？

よろしくお願いいたします．