タングステン赤外線加熱管の瞬時電流サージ

Users of resistance heating tubes or tungsten wire 赤外線ヒーター管 are aware that when these tubes are first started, within the first minute or so, the current in the circuit is very large. This phenomenon is known as instantaneous inrush current, where the initial current is much greater than the rated current. But why does this happen?

まず、瞬時電流を定義しよう。回路では通常、電源が入った瞬間に大きな電流が発生する。この短時間の大電流を瞬時電流という。コンデンサを使用した回路では、最初に電源を入れたときにコンデンサを充電する必要があるため、実質的に短絡が生じるためである。したがって、理論的には瞬時電流は非常に大きくなる。この概念は、コンデンサーを使った回路では比較的理解しやすい。しかし、なぜ赤外線加熱管の回路でこのようなことが起こるのでしょうか？

Let’s first understand the material of the heating filament in 赤外線ヒーター管—tungsten wire. Tungsten, with its high melting point, high resistivity, and good mechanical strength, is the best material for incandescent lamps among all pure metals. The heating principle of infrared heating tubes is similar to that of incandescent lamps, so tungsten wire is also used for the heating filament.

20℃におけるタングステン線の抵抗率は、5.3×10-8Ω・m5.3 ㎟×10^{-8}である。\Ω・mです。他の金属と同様に、タングステン線の抵抗は温度とともに増加します。タングステン線の抵抗温度係数は5.5×10-3/100℃5.5㎟10^{-3}/100℃5.5×10-3/100℃です。100W白熱電球のタングステンフィラメントの表面温度は、通常2300〜2800℃の間です。通常1000W程度の出力を持つ赤外線加熱管の場合、動作温度は2800℃よりさらに高くなります。したがって、赤外線加熱管の動作時の抵抗は、室温での抵抗（冷熱抵抗）よりもはるかに大きくなります。

では、220V 500W赤外線ヒーター管の冷間抵抗と動作抵抗は？起動時の抵抗変化曲線はどのようになっているのでしょうか？ライティング・エレクトリカル・アプライアンス」誌の論文に掲載された試験データによると、タングステン線赤外線発熱管の抵抗値は、始動時から安定運転までに7.45Ωから87.36Ωまで変化する。つまり、安定電圧が220Vの場合、始動時の瞬間電流は安定運転時の10倍になる。

抵抗値の最大の変化は最初の1秒間に起こる。では、なぜタングステン線赤外線加熱管は、起動時に瞬間的な突入電流を持っているのでしょうか？それは主に低温でのタングステン線の低抵抗によるものです。電圧が一定のままであれば、起動の最初の秒の電流は、定格電力時の電流よりもはるかに大きくなります。

この原理は、従来の抵抗加熱管にも当てはまる。

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