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。

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A 回答 (3件)

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/ …
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_ …

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.
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>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)
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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。)
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「電流が等しいので」「電圧が等しいので」とは一体何が等しいのでしょうか。

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どこが間違っているのでしょうか
抵抗の電流→IR
抵抗の電圧→VR
コンデンサの電流→IC
コンデンサの電圧→VC
です。

ICとVRは同相なのではないでしょうか
VCとICは90度ずれるはずなのに違ってしまいます

Aベストアンサー

No. 2 です。 
2/12 の並列回路の図の数値がはっきりしませんが、一応、コイルの側の枝について3Ωの抵抗と4Ωのコイル、コンデンサ側の枝について1Ωの抵抗と1Ωのコンデンサとしておきます(コンデンサが√3Ωのようにみえるが、回路の右のベクトル図から見ると、1Ωのように見える)。惜しいところで、計算を間違えているようです。
ということで、計算してみると次のようになります。

この回路について、I1, I2 を求めると、

  I1 = 10/(3 + j4) = 2(3 - j4)/5
  I2 = 10/(1 -j1) = 5(1 + j1) (普通は、j1 とは書かないと思いますがここでは、jの係数をはっきりさせる意味で書いておきます。)
  I = I1 + I2 (計算してください。)
となります。この電流をもとに、各素子の電圧を求めると、

  VR = 3 x I1 = 6(3 - j4)/5, VL = j4 x I1 = 8(4 + j3)/5
  VR' = 1 x I2 = 5(1 + j1), VC = -j1 x I2 = 5(1 - j1)

となります。
あなたの疑問を解決するためには、少し回り道ですが、これらの値でいくつかのベクトル図を描いてみてください。

まず、I1 を複素平面に描く。それから、VR, VL を同じ複素平面に描く。すると、I1 と VR とが同じ向きになっていることが分かると思います。VL は、VR(I1) から、+90度回った方向に描かれていることもわかると思います。そして、2つの電圧を合成した結果は、10 + j0 となっているでしょう。
同じことを、I2, VR', VC でもします。すると、VC は、VR'(I2) から、- 90度回った方向に描かれていることが分かると思います。

今描いたベクトル図を、電流基準で見直します。ということは、ベクトル図の電流方向に実軸を合わせて、ベクトル図を見るということです。すると、電流、電圧の関係は同じでも、なんとなく見え方が違っていることが分かると思います。

これで、どうでしょうか。

並列回路の場合、各枝の電流が違っていますから、そのうちのどれかを基準にして、ベクトル図を描くのは良い方法ではないことが分かります。各枝の電圧は同じですから、それを基準にベクトル図を考えるのが良いということも分かると思います(ただし、慣れていないうちは、混乱するから、ベクトル図を描くときには、電流を基準にして描くことにしておいた方が安全だと思います)。

No. 2 です。 
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Qひずみ計測のブリッジへの供給電流、及び後段の増幅回路

ひずみゲージを使ってブリッジ回路をくみました。
↓こんな感じにです。
http://www.tml.jp/product/strain_gauge/bridge_list.html

このブリッジ回路にどのくらいの電圧、電流を流すのがよいのでしょうか?使うひずみゲージは、一般的な金属につかうもので、120から350Ωくらいの物を考えています。できるだけ低消費電力にしたいので、電流を少なくしたいのですが、安定動作のこともあるのでどのくらいが妥当なのでしょうか?

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http://www.mech.tohoku-gakuin.ac.jp/rde/contents/course/mechatronics/analog.html
それとも、入力インピーダンスを低くするために、「インスツルメンテーションアンプ」がいいのでしょうか?
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よろしくご教授ください。

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メーカー製のロードセルアンプでは
ブリッジ電圧は、2~10Vが多いです。
その範囲で決めればいいと思います。
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(レシオメトリック)

>「差動増幅回路」で数100KΩ~数MΩの抵抗を使えば・・・
それは無理でしょ。
だって、増幅率をかせげないでしょ。
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Q(1)三相3線式回路の抵抗値を求める問題で、線間電圧200V、線電流1

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(1)Δ接続のときと、Y接続のときで、答えは同じだけど、計算が若干異なります。
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Δ接続の場合、
抵抗R=相電圧/相電流
   =(線間電圧/√3)/10√3
   =20Ω
Y接続の場合、
抵抗R=線間電圧/(線電流/√3)
  =200/(10√3/√3)
  =20Ω

(2)これは解けませんね。
電力量=電力×時間
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Q三相回路の電力を求めたいのですが、 スター結線で相電圧が3300V、線電流が110A、力率1です。

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Aベストアンサー

線間電圧が3300Vで,相電圧が1905Vなんじゃないの?

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Aベストアンサー

前半の、インダクタンスと抵抗の並列回路では、インダクタンスと抵抗に同位相の電圧 V がかかります。
このとき、

(a) 抵抗に流れる電流:IR = V/R  ①
(b) インダクタンスに流れる電流:IL = V/jωL = -jV/ωL  ②

ですから、複素平面上に書いてみれば分かるように

(a) IR は V と同位相
(b) IL は V (つまり IR )に対して 90°遅れ

で、合成電流は
  I1 = IR + IL = V/R - jV/ωL
です。この電流の「実効値」は、実数・複素数のベクトルを合成した「波高値」の 1/√2 倍で
  Im1 = √[(V/R)² + (V/ωL)²] /√2
ということになります。

 これは②が「-j」であるので、「遅れ位相のみ」で一義的に決まります。

 これに対して、後半でさらにキャパシタンスを並列に加わるので、

(c) キャパシタンスに流れる電流:IC = V/(1/jωL) = jVωC  ③

を加えないといけません。このときには

(c) IC は V (つまり IR )に対して 90°進み

で、合成電流は
  I2 = IR + IL + IC = V/R + j[ VωC - V/ωL ]   ④
です。

 このときの「全電流」(実効値ではない波高値)は、実数・複素数のベクトルを合成した
  IT = √[(V/R)² + (VωC - V/ωL)²]   ⑤
ですから、
  VωC - V/ωL = ± √[ IT² - (V/R)² ]
 → VωC = V/ωL ± √[ IT² - (V/R)² ]
の2つの場合で「全電流が 10√2 A」になり得ます。
 つまり、④の複素数成分
  VωC - V/ωL
が「正の場合(進み位相)」と「負の場合(遅れ位相)」の場合の2つで、全電流⑤が同じ値をとります。


 この問題に限らず、インダクタンスとキャパシタンスとが混在する場合には、合成インピーダンスが「進み位相」となるか「遅れ位相」となるかを「場合分け」しないといけない場合が多いです。
 インダクタンスとキャパシタンスのどちらか一方だけの場合には、「進み」「遅れ」が一義的に決まるので、場合分けの必要はありません。

前半の、インダクタンスと抵抗の並列回路では、インダクタンスと抵抗に同位相の電圧 V がかかります。
このとき、

(a) 抵抗に流れる電流:IR = V/R  ①
(b) インダクタンスに流れる電流:IL = V/jωL = -jV/ωL  ②

ですから、複素平面上に書いてみれば分かるように

(a) IR は V と同位相
(b) IL は V (つまり IR )に対して 90°遅れ

で、合成電流は
  I1 = IR + IL = V/R - jV/ωL
です。この電流の「実効値」は、実数・複素数のベクトルを合成した「波高値」の 1/√2 倍で
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