サージ保護素子：バリスタについて教えて下さい

質問

バリスタについて、基本的な事ですが、教えて下さい。

・バリスタは「一定以上の大きさの電圧が印加されると、インピーダンスを小さくし、電流を流す事によって電圧を制限する」とされています。何故、電流を流す事で、電圧を制限する事が出来るのでしょうか？（P=VIより、Pを一定と考え、理解すれば良いのでしょうか？）

・立ち上がり時間の早いサージに対しては、バリスタの持つインダクタンス成分の影響で反応しない（XL=wLでwが大きく、インピーダンスが低下しないとの考え？）という人と、単純に制限電圧がオーバーシュートして高くなるだけという人がいます。どちらが正しいのでしょうか？

・接触器接点には、火花消去対策として、接点と並列にバリスタが取り付けられる場合があります。接点サージによる電流がバリスタに流れた後、ラインに流れ、機器が破損する事は無いのでしょうか？

回答No.2

LCR707 · ベストアンサー

サージ電圧は一般に回路のインダクタンスにより発生します。
インダクタンスに流れている電流がＩの場合、回路が開いて負荷抵抗がＲになったとき、Ｖ＝ＲＩの電圧が発生します。従って、バリスタのような、電圧によって抵抗が変化する非線形素子をつなげば、サージ電圧を抑制できます。

立ち上がり時間については、リードインダクタンス成分の影響も出るし、バリスタの応答時間の影響も出るので、両方とも正しいと思います。

接点に１Ａの電流が流れていて、それが開いたとき２０００Ｖのサージ電圧が発生したとしても、そこに等価抵抗１０Ωのバリスタをつなげば２００Ａのサージ電流が生じるなどということはありません。インダクタンスに流れる電流の大きさは連続するので、バリスタに流れる電流は１Ａです。

こういう保護素子（バリスタに限らずダイオードなども）は、回路の電流がどのように流れ、回路が開いたとき電流がどのように迂回しようとするかを考える必要があります。それをしないと、まったく見当違いの場所に保護素子を入れてしまうことがあります。
また、インダクタンスについては、「逆起電力」という言葉がいまだによく用いられますが、この言葉の弊害はこれが電圧源であるかのような印象を与えることです。これで誤解している人がかなり多く見られます。

お礼

御回答ありがとうございます。

まだ理解出来ていませんので、下記ついて教えて下さい。

＞インダクタンスに流れている電流がＩの場合、回路が開いて負荷抵抗がＲになったとき、Ｖ＝ＲＩの電圧が発生します。
回路が開いて負荷抵抗がRになるとは、具体的にどのようなことでしょうか？知識不足で全く分かりません…。補足して頂けると助かります。

・立ち上がり時間の早いサージについてですが、インダクタンスの影響で反応しない理由は、「XL=wLでwが大きく、インピーダンスが低下しないとの考え」でよいのでしょうか？（理由を自分なりにひねり出しただけで全く自信が有りません…）。

＞インダクタンスに流れる電流の大きさは連続するので、バリスタに流れる電流は１Ａです。
バリスタの制限電圧は、バリスタに流れる電流値によって変化するかと思いますが、この場合は、発生したサージ電圧が何Vであっても、それとは関係なく、1Aに対応する制限電圧に電圧が抑えられるということでしょうか？

・迂回電流について追加で確認させて下さい。迂回電流が持つエネルギーはサージエネルギー以下のエネルギーになると思います。迂回電流は、回路を流れている時に、RI^2で熱に変換されるかと思います。よって、大きな抵抗が迂回経路にある場合は、その抵抗より後段の回路には流れないと考えて良いのでしょうか？

＞インダクタンスについては、「逆起電力」という言葉がいまだによく用いられますが、この言葉の弊害はこれが電圧源であるかのような印象を与えることです。
インダクタンスはLdi/dtで表される電圧として働くのではないということでしょうか？

基礎がなってない質問ばかりですが、宜しくお願い致します。