パルス回路の発熱について

質問

大学の研究でPFNのコンデンサーバンクを製作しています．

仕様は
最大印加電圧 5 kV，最大ピーク電流 10 kA，最大パルス電流幅 20 usなのですが，
PFNの整合抵抗 250 mΩの選定で迷っています．

参考にしている論文では，最大印加電圧 1.5 kV，最大ピーク電流 3.3 kA，最大パルス電流幅 1 msなので，
200 mΩの場合，消費電力は200 mΩ x 3.3 kA^2 x 1 ms=2178 W　となるはずですが，
整合抵抗は200 mΩの500 Wを使用されています．

パルス回路の場合，消費電力はそんなに気にしなくていいのでしょうか？
また，PFNの整合抵抗 250 mΩの消費電力はどれくらいのものにすればいいのでしょうか？

よろしくお願いいたします．

回答No.1

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単発の短パルスだと消費電力よりも消費エネルギー（とそれによる温度上昇）で考える必要が出てきます。
パルスの時間が短い場合には電力は大きくても全体のエネルギーがそれほど大きくなく熱容量だけで温度上昇が抑えられるような状況になることもあり、その場合には、連続定格の消費電力よりも大きな電力を加えることも可能です。（ただし、温度が急変するので、そちらも考慮する必要もあります。）

実際、どれくらいの熱容量があるか、どれくらいの温度急変に耐えれるかは、材質や構造でも異なるでしょうから、一概にはいえないでしょうが、
抵抗板を加工し、そのまま使っているような抵抗体なら、重さと比熱、許容温度上昇から概算可能かと思います。（連続定格の電力からよりも、こちらの熱容量で計算する方が良いかもしれません。）

もう一点、パルスの大電流を流す場合には電磁力に耐えるか、というのもチェックする必要出てくることもあります。
（これも、極短パルスなら力積（力＊時間）で検討することになるかと思います。）

お礼

回答ありがとうございます．

消費電力ではなく，抵抗の熱容量で考える方法が有るんですね．
これは知りませんでした．

抵抗板とは普通の銅などの平板のことでしょうか？
それとも，抵抗板として販売されているものなのでしょうか？
当方，高電力用の抵抗を購入しようと考えておりましたが，
もし抵抗板のほうが安いならば検討してみたいと思います．

電磁力はフープ力のことでしょうか？
これなら，概算して大丈夫という結果を得ました．
実際，どうなるかはわかりませんが．