突入電流制限抵抗の選定方法について

質問

突入電流制限抵抗の選定法についてご教示頂けたらと思います。
電源にカットコアタイプのトランスが有り、ブリッジダイオードがあり、コンデンサーが有るとします。
トランス一次は100VAC、二次は50VAC、コンデンサーは47000uFとします。
電源投入時、トランスの一次側に電流制限の抵抗を入れ、突入電流を15A以下にしたいと考えています。
この場合に、抵抗に必要とされるエネルギー耐量はどのように計算して選定したらよいのでしょうか。

自分では、
抵抗値　R=100/15=6.66…6.8Ω
充電エネルギー　E=C*V^2/2=47000u*(50*√2)^2/2=117.5(J)
https://docs-apac.rs-online.com/webdocs/0ef1/0900766b80ef190c.pdf
仮に抵抗をこの中から選定するとするなら、Pulse energyの特性グラフから6.8Ωで120JをクリアするのはHSC100、と考えたのですが合っていますでしょうか。
どうぞよろしくお願いいたします。

回答No.2

ohkawa3

一定電圧（直流）の電圧源から抵抗を介してコンデンサを充電する場合、コンデンサに蓄えられるエネルギーと同等のエネルギーが回路中の抵抗で消費されますから、抵抗器選定の考え方は基本的に正しいと思います。

お問い合わせの場合、電源は直流電圧ではなく正弦波交流ですので、回路中の抵抗で消費される電力の割合は若干低下します。回路シミュレータを使って試算したところ、90 J程度のようです。また、このエネルギーは、抵抗器だけでなく、トランスの巻線抵抗、整流ダイオードの内部抵抗にも分配されるので、抵抗器に必要なパルス耐量は、もう少々小な値を適用してもよさそうに思います。

抵抗値6.8Ωを選定した場合、突入電流のピーク値が20A程度になりますが、HSC50が使えそうに思います。ただし、電流ピークを抑えるために抵抗値を10Ωに変更すると、抵抗器のパルス耐量が低下するのでHSC50では無理がありそうです。
できるだけコンパクトに実装したいのであれば、4.7Ωの2本直列使いなども検討してみたらいいとおもいます。

回答No.1

kimamaoyaji

抵抗値は少し違います、最大15Aということですよね。AC100Vは平均値であり最大値は約144Vです、正弦波で変動しているわけですから0VでONになる時もあれば144VでONになる時もあります、それを平均値で設定すればその１．４４倍のピーク値では1.44倍の電流が流れてしまいます。
ですから制限抵抗は9.6Ωになるので、通常は10Ωの抵抗を使います。
またエネルギー計算はそんな単純な物ではありません、変圧器（トランスのインダクタンス、やコンダクタンスなどを計算するわけですが、これが理論道理にいかない、例えば磁路のギャップにより突入電流のコンダクタンスは大きく異なりますがトロイダルコアでも使わない限り計算して作れるようなギャップは不可能です、例えば「100VAC、二次は50VAC」だけでは何も判りません1KVAのトランスと10VAのトランスでも同じ仕様は可能ですが、突入電流は大きく異なります1次側の平均電流が1KVAなら10Aですが10VAなら0.1Aですからそのインダクタンスは100倍違うという事は少なくとも、出力がショートした状態で（コンデンサー負荷ですから突入電流のピークは理論的にはショート）の電流は大きく異なります、最低でもトランスの電力値が判らないと推察すらできません。
また突入制限抵抗だけでは回路として不完全で、トライアックなどを制限抵抗に並列に入れてタイマー動作で突入時以外の電流があまり流れないようにしないといけません、そうでないと抵抗が燃えますし、耐えられる容量の抵抗を使っても電圧降下が大きいので出力電圧がかなり低下します。
又突入制限抵抗を使いトライアックを制御すると言う複雑な回路（トライアックの電源用の専用巻線がトランスに必要になる、トライアックは１次側に接続なので２次側から供給することは出来ない（感電の危険性がある、絶縁試験、耐圧試験では不合格になる）が嫌なら、PTC、NTCサーミスタを使うほうが安価ですし回路が簡単です。
https://jp.tdk-electronics.tdk.com/tdk-jp/385484/tech-library/articles/applications---cases/applications---cases/always-on-the-safe-side/911464