抵抗の『ワンパルス限界電力』について！単発パルスにどれくらい耐えられる？

抵抗の特性には、定格電力以外にワンパルス限界電力というものがあります。

ワンパルス限界電力とは、抵抗に定格電力を超える電力が短い時間だけ印加される場合、抵抗がどれくらい耐えることができるのかを表す特性のことです。

この記事ではこのワンパルス限界電力について説明します。

ワンパルス限界電力P_Pとは

ワンパルス限界電力とは、抵抗に定格電力を超える電力が短い時間だけ印加される場合、抵抗がどれくらい耐えることができるのかを表す特性です。

雷サージや静電気などの瞬間的に大きな電力が抵抗に印加される場合に考慮する必要があります。

ワンパルス限界電力のグラフは、抵抗のデータシートや仕様書では上図のように横軸がパルス印加時間t、縦軸がワンパルス限界電力P_Pとなっています。

例えば、上図では耐サージ抵抗品の場合、パルス印加時間tが1msなら100Wの電力まで印加できることを示しています。パルス印加時間tが1msで100Wの電力を抵抗に印加した場合、抵抗値が変化します(抵抗値の変化は±5%だったり±0.5%だったりデータシートや仕様書等によって定義が異なります)。そのため、ワンパルスでの電力と印加時間がこのグラフの下部領域にあることが必要となります。

また、このワンパルス限界電力P_Pは、その名の通りパルス波を想定しています。そのため、正弦波や三角波などパルス波と異なる電圧波形(または電流波形)が抵抗に印加される場合、パルス波に近似させ、パルス印加時間tとピーク電圧(またはピーク電流)を求める必要があります(後ほど説明します)。

補足

上記のワンパルス限界電力P_Pのグラフは、通常、「常温かつ常湿中においてワンパルスを印加した場合」のグラフとなっています。高温で使用する場合には、ワンパルス限界電力P_Pが低下します。そのため、高温で使用する場合には、必要に応じてメーカーに問い合わせする必要があります。
ワンパルス限界電力P_Pのグラフは、参考値として、あるロットの一例を示したものがほとんどであり、保証値とはならないのが一般的です(データシート等に”保証値とはならない”などと記載されていることがあります)。

正弦波や三角波をパルス波に近似した時

ここで、正弦波や三角波などをパルス波に近似した時にどうなるかを説明します。

正弦波

ピーク電圧がV_P(またはピーク電流がI_P)、印加時間がtの正弦波の半波整流波形の場合、パルス波に近似すると、ピーク電圧がV_P(またはピーク電流がI_P)、パルス印加時間が1/2tになります。この時、ワンパルスでの電力Pは
\begin{eqnarray}
P=\frac{{V_P}^2}{R}=R{I_P}^2
\end{eqnarray}
となります。ここで、パルス印加時間tにおけるワンパルスでの電力Pがワンパルス限界電力P_Pのグラフの下部領域にあることが必要となります。