新湘南電鐵 横濱工廠archive

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2018年 12月 31日

新Blog移行のお知らせ

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いつも弊Blogをご訪問戴き、まことにありがとうございます。
2009年9月に開設以来、約6年弱継続してきた弊Blogですが、このたび新Blogに移行することに致しました。
内容的には全く変わりませんが、今後は新Blogへのアクセスおよびブックマークをお願い致します。
新Blogはこちらです。

今ご覧のBlogは基本的にアーカイブとなります。
ここに戴いたコメントはレスポンスが遅くなることがありますのでご了承願います。
宜しくお願い致します。
移行日2015.7.20
ちなみに現時点までのアクセス数:約255,600
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# by nari-masa | 2018-12-31 23:59 | その他 | Comments(2)
2017年 11月 17日

保守22

375643
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# by nari-masa | 2017-11-17 09:35 | その他 | Comments(0)
2017年 05月 05日

電気のお勉強その1 勾配試験線配線図と半固定抵抗

昨年、心ならずも中断してしまった下り勾配抑速制御、BBSで展開していたのですが、こちらに転載しておきます。
BBSからの転載なので話がこま切れになりますが、止むを得ません。
また、話がよく見えないかとも思いますが、あくまで当方の備忘録です。


注意:
こちらに記載する記事のうち技術的内容を含むものは、非技術系の読者の方々にできるだけ平易に理解して戴けるように公式等を簡易化して使用する場合があり、工学的見地からは不正確、あるいは厳密には正しくない記述も含まれます。

(1)この記事を参照して実施された結果に対し、当方は一切の責任を負いません。
※極端な場合、火災事故につながる危険性があります。あくまで「技術っぽい読み物」としてお読みください。

(2)上記の理由で工学的に不正確な記述に対し、高度に工学的な見地からのご意見のコメントはご遠慮願います。
そのような議論がなさりたい方はご自身のBlog上で展開されるか、そのような議論を受け入れる方のHPをお訪ねください。
そのようなコメントは無条件で削除させて戴きます。

(3)ただし、当方の誤認、過誤により記述内容が極端に誤っており、そのままでは非常に危険な場合は是非お知らせください。直ちに修正致します。

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こんなレイアウトで、下りで加速してしまうのを抵抗を追加して緩和したいわけです。

下り抑速制御用に購入した半固定抵抗(ポテンショメーター)ですが・・・
買ってから調べるのもアレですが、定格電力が0.5Wしかありませんでした。
仕方がないので固定抵抗とパラレルに配線して微調整用バイパス回路として使うことにしました。
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本当はこの固定抵抗を置き換えようと思ったのですが、定格電力0.5Wということは5Vで0.1Aが限界。
上げ過ぎると焼けてしまいます。
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まずは半固定抵抗(ポテンショメーター)です。
表面のダイヤルをドライバーなどで回すと抵抗値が変化します。
その意味では可変抵抗なのですが、運転時の電圧制御に使うレオスタットとは異なり、本来はしょっちゅう回すものではなく、調整が完了したらそのままにしておくものなので半固定抵抗と呼ばれます。
また、主に制御回路の調整に使われるもので、動力用ではないので定格電力がかなり小さいものが多いのです。
今回使用したものも定格電力0.5Wしかありませんので、動力用の12Vをフルにかけた状態で脱線・ショートでもしたら多分焼けてしまいますからバイパス回路として使いました。
これでも状況によってはどうなるか分かりませんが。

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そして現在の配線図です。
コントローラーは1台ですが、P1とP3を分岐側に切り替えると本線を留置線として使えますので、本線列車をR177本線上に止めておいて別の車輌を機関庫からデッキガーダーまで移動させる入れ替え作業とか、P2を渡り側にして下半分だけ周回運転もできます。
抵抗は下り勾配の抑速用ですが、車輌(使用モーター)によって抑速の効果がかなり違いますのでポテンショメーターで適宜複合抵抗を変えてやります。
逆方向に走行させる(55‰を上る)場合はポテンショメーターを0Ωにすると上り下りが同電圧になります。


0.5Wのポテンショメーターを抑速回路に使って本当に大丈夫なのか、電気のお勉強がてら検証しようと思います。

今回は準備編ということで、中学か高校の理科で習った電気の公式を復習しておきましょう。
使うのは2つだけ。

その1
電圧(V)=電流(A)×抵抗(Ω)

その2
電力(W)=電圧(V)×電流(A)

これだけです。
カッコ内は単位です。
その1はオームの法則というやつですね。

技術屋さんはV=IRとかP=IVとか書きますが、慣れないとこんがらかるのでこれ以降は全て上のような漢字表現にします。

また交流(AC)だと色々面倒な計算があるので、全て直流(DC)の話にします。

あと、後々便利なので、小学校の算数で上の公式をちょっと書き換えておきましょう。

その1
電圧(V)=電流(A)×抵抗(Ω)
だから

電流(A)=電圧(V)/抵抗(Ω)
抵抗(Ω)=電圧(V)/電流(A)
/は割り算です。

これら式でその2
電力(W)=電圧(V)×電流(A)
を書き直すと

電力(W)=電流(A)×抵抗(Ω)×電流(A)

電力(W)=電圧(V)×電圧(V)/抵抗(Ω)

と書けます。
というところで、次回からは実際の回路を見ていきましょう。
続きはこちら
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# by nari-masa | 2017-05-05 23:07 | 電気制御 | Comments(0)
2017年 05月 05日

電気のお勉強その2 目的地への道のり

(1)電圧(V)=電流(A)×抵抗(Ω)
(2)電流(A)=電圧(V)/抵抗(Ω)
(3)抵抗(Ω)=電圧(V)/電流(A)
(4)電力(W)=電圧(V)×電流(A)
(5)電力(W)=電流(A)×電流(A)×抵抗(Ω)
(6)電力(W)=電圧(V)×電圧(V)/抵抗(Ω)

さて、電気のお勉強その2です。
完結するまで呪いのお札を冒頭に貼っておきます(^^)
(5)は少し形を変えました。
(5)(6)は電流の2乗、電圧の2乗と書いてもいいのですが、普通の電卓で計算しやすいようにこのままの形にしておきます。
今回のテーマは「0.5Wのポテンショメーターを抑速回路に使っても大丈夫か?」なんですが、それにはポテンショメーターに何Wかかるかを計算できなければなりません。
どのような道筋でそこに到達するか、今日は大まかなルートマップを書いてみます。
これがないと「いつになったら終わるのか?」が見えずに飽きてしまうかも知れませんから(^^)

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今回の回路を模式的に表すと、上の図のような感じでしょうか。
これをもっと簡単な形にしましょう。
でも書いてあることは同じです。
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このような姿になりました。
右上が今回の目的地です。
前回も書いたようにポテンショメーターは半固定抵抗なんですが、一応可変抵抗ということにします。
さて、どうやってこれを検証しましょうか?
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これがその手順です。
この時点では数字は少し間違いがあります。話が進んでいくうちに修正していきます。
上の図で、
①まず最初にモーターの抵抗値を求めます。
抵抗は電気エネルギーを熱エネルギーに変換する機器、モーターは電気エネルギーを運動エネルギーに変換する機器ですから、厳密にはモーターと抵抗は性質が違いますし、モーターは負荷によって電流値が変わりますから単純な抵抗としては扱えないのですが、ここでは計算上抵抗として扱ってしまいます。
これは実際のNゲージ車輌を測定します。

メーカーの公称値は電圧12Vで電流0.25~0.35Aほどだそうですので、呪いのお札(3)によれば
抵抗(Ω)=電圧(V)/電流(A)
ですから12(V)/0.25(A)=48(Ω)~12(V)/0.35(A)=34.3(Ω)あたりでしょうか。
私も実際には測定したことがありませんので、ちょっと楽しみです。
多分、メーカーや車輌によってまちまちでしょうね(^^)

②次に、固定抵抗と可変抵抗が並列に接続されていますが、これ全体の抵抗値はいくらになるか計算します。
もちろん可変抵抗なので設定によって変化しますから、1Ω、50Ω、100Ωの3種類くらいを検証しましょう。
0Ωだと電流値が∞(無限大)になってしまうので、1Ωとしておきます。
ここは呪いのお札(2)
電流(A)=電圧(V)/抵抗(Ω)
と(3)
抵抗(Ω)=電圧(V)/電流(A)
の合わせ技でいきましょうか。
図には複合抵抗と書いてありますが、正式には合成抵抗です。

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上図③ではこの回路に流れる電流値を求めます。
①、②がわかると回路全体の抵抗が分かりますから、呪いのお札(2)
電流(A)=電圧(V)/抵抗(Ω)
で電流が分かります。
電圧は一応12Vとしておきましょう。
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上図④では端子電圧を求めます。
③で電流値が分かると、呪いのお札(1)
電圧(V)=電流(A)×抵抗(Ω)
を使ってモーターの端子にかかる電圧と抵抗の両端にかかる電圧をそれぞれ求めることができます。
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⑤そしてこれがラスボス、いよいよ可変抵抗にかかる電力です。
ここは呪いのお札(6)
電力(W)=電圧(V)×電圧(V)/抵抗(Ω)
で一気に攻略しましょう。
これで可変抵抗(ポテンショメーター)が抑速制御に使えるかどうかが判明します。

そして最後に、この使い方のリスクを考えておきましょう。
例えば重連+室内灯付だったら?
例えば車輌が脱線してショートしたら?
などです。

というわけで、次回はNゲージ車輌(と言ってもうちは機関車ばかり)の電流値を測定しましょう。
ステージ1へ続きます。
こちら
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# by nari-masa | 2017-05-05 22:33 | 電気制御 | Comments(0)
2017年 05月 05日

電気のお勉強その3 ステージ1 モーターの電気抵抗

まず呪いのお札を(^^)
(1)電圧(V)=電流(A)×抵抗(Ω)
(2)電流(A)=電圧(V)/抵抗(Ω)
(3)抵抗(Ω)=電圧(V)/電流(A)
(4)電力(W)=電圧(V)×電流(A)
(5)電力(W)=電流(A)×電流(A)×抵抗(Ω)
(6)電力(W)=電圧(V)×電圧(V)/抵抗(Ω)

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では、ステージ1の攻略に入りましょう。
モーターの電気抵抗を知りたいのですが、どうすればいいのか・・・
いくつかやってみることにしました。
(1)直接動力車の車輪にテスターを当てて電気抵抗を測定する。
(2)動力車を走行させてテスターで電流値を測定し、呪いのお札(3)を使って
抵抗(Ω)=電圧(V)/電流(A)を計算で求める。
(3)モーターをフルパワーにするために動力車を強制的に停止させて電圧をかけ、電流値を測定して(2)と同様に抵抗を計算する。
あたりをやってみましょう。

ではまず(1)の電気抵抗直接測定です。
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車輪にテスターを当てました。
結果はこちら。
目盛りは青です。
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かなりバラバラです。
また測定値が安定しません。

次に(2)の走行電流を測定してみました。
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まず、レールにかかる電圧を6Vにセットします。
12Vでは暴走してしまうので6Vで測定しました。

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その時のコントローラーのハンドル位置です。
KATOのパワーパックは公称出力DC12Vですが、実際には最大14V出ていました(^^)

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この電圧で車輌を走行させて電流値を測定します。
その結果がこちら。
目盛りは黒の一番下、最大30が300mA=0.3Aです。

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何となくまとまってきましたかね。
でも、単機走行ですからまだまだ余裕です。
もう少し負荷をかけてみたいですね。
そこで(3)です。

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車輌のカプラーに針金を引っ掛けて強制停止させ、電圧6Vをかけてみました。
トラクションタイヤ付きの車輌はかなりの抵抗になるはずです。
その結果です。

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だいぶまとまりが出てきました。
いや別に纏めたいわけではないのですが、ある程度纏まってくれると安心して抵抗値の計算に使えます。

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KATOのEF10がやや低めでしたので、車体を上から押さえつけて強引に車輪の回転を止めてみたところ、この辺まで電流が上がりました。
ワールド工芸の銚子デキ3だけは軽量過ぎる上にトラクションタイヤがありませんから、車輪が滑りまくりです。
これはもうデータから除外(^^)
で、以上の結果を一覧表にしたのがこちら。
文字が小さくて見にくい場合は表をクリックすると拡大表示されます。

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車輌を強制停止させた時の電流値がだいたい0.13A~0.15Aあたりにまとまってきました。
電圧は6Vです。

この6Vと0.15Aで呪いのお札(3)
抵抗(Ω)=電圧(V)/電流(A)
を使って抵抗を求めると
6(V)/0.15(A)=40(Ω)となります。

※厳密にはモーターの抵抗はもう少し複雑な公式があります。
DCモーターは回転すると自分自身で発電するためのようです。
でもここでは話が複雑になりすきるので、単純な抵抗として扱いましょう。
いろいろ実測しているので、そんなに誤った数字ではないと思います。

一覧表の赤枠の右側がそれぞれのモーターの
抵抗(Ω)=電圧(V)/電流(A)
を計算したものです。

この40Ωをモーターの電気抵抗値として採用することに決めましょう。
あくまで仮定です。
※ポテンショメーターの安全性を検証するのが目的ですので、モーター抵抗はできるだけ小さな値を使います。
なぜそうするのかは話の中でだんだんわかってきます。

さて次回はステージ2、抵抗を並列接続した時の合成抵抗についてです。
まずは基礎編へ。
こちら
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# by nari-masa | 2017-05-05 21:08 | 電気制御 | Comments(0)