新湘南電鐵 横濱工廠archive

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2017年 05月 05日

電気のお勉強その8 ラストステージ ポテンショメーターにかかる電力値

ついにここまで来ましたね。
ラストステージ、ラスボスです。
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ポテンショメーターの電力値、0.5W(500mW)以下ならOKなんですが、
これは護符(6)
電力(W)=電圧(V)×電圧(V)/抵抗(Ω)
で一気に攻略しましょう。

ポテコ抵抗全体にかかる端子電圧はそのままポテンショメーターにかかっていますから、端子電圧×端子電圧/ポテンショメーター抵抗値で電力Wが出ます。

その1、ポテンショメーター1Ωの時

ポテンショメーター1Ωの時、ポテコ合成抵抗1=0.98Ω、ポテコ抵抗にかかる端子電圧1は0.287Vでしたね。
これを護符(6)に入れると
電力値W=0.287V×0.287V/1Ω=0.082W
が出てきました。
これがポテンショメータ1Ωのときのポテンショメータに加わる電力値です。
0.5W以下なのでセーフですね。

ちょっと追補します。
護符(4)は
電力(W)=電圧(V)×電流(A)
で、これが元々の式です。

で、護符(2)が
電流(A)=電圧(V)/抵抗(Ω)
ですから、本来ラストステージは2段階に計算すべきなのです。

これを簡単にするために護符(6)
電力(W)=電圧(V)×電圧(V)/抵抗(Ω)
を作ったのですが、一度きちんと計算をやっておきましょう。

まず、護符(2)で電流を求めます。
電流(A)=電圧(V)/抵抗(Ω)=0.287(V)/1(Ω)=0.287(A)

次に護符(4)で
電力(W)=電圧(V)×電流(A)=0.287(V)×0.287(A)=0.082(W)
になります。
同じ0.287でも単位が違うことに注意してくださいね。
追補おわり。

これで一連のステージが終わりました。


それでは引き続き、ポテンショメータ50Ωと100Ωも計算してしまいましょう。

その2、ポテンショメーター50Ωの時の電力値

では、次に50Ωの計算をしましょう。
1Ωで一度通っていますから、多分大丈夫でしょう(^^)

ステージ3です。
ポテンショメーター50Ω、固定抵抗50Ωの時、ポテコ合成抵抗(2)=25Ω
なので、モーターとポテコ抵抗の合成抵抗は新装備(7)で
40Ω+25Ω=65Ω

今度は護符(2)
電流(A)=電圧(V)/抵抗(Ω)で、
ポテンショメーター50Ωの時、モーターとポテコ抵抗の合成抵抗は65Ω、全体にかかる電圧は12Vなので、
電流値2=12V/65Ω=0.185A

次はステージ4
護符は(1)
電圧(V)=電流(A)×抵抗(Ω)を使います。

ポテンショメーター50Ωの時、ポテコ合成抵抗2=25Ω、電流値2=0.185A
でしたから、ポテコ抵抗にかかる端子電圧2は
0.185A×25Ω=4.625V

この時モーター(40Ω)にかかる端子電圧は
0.185A×40Ω=7.4V
なので、

ポテコ抵抗端子電圧+モーター端子電圧=4.625V+7.4V≒12V
で検算OKですね。

最後はラストステージ。
使う護符は(6)
電力(W)=電圧(V)×電圧(V)/抵抗(Ω)。

ポテンショメーター50Ωの時、ポテコ抵抗にかかる端子電圧2は4.625Vでしたから、
電力値W=4.625V×4.625V/50Ω=0.427W
ぎりぎりですけど、0.5W以下なのでセーフですね。

では最後は100Ωです。

その3、ポテンショメーター100Ωの時の電力値

では、100Ω、いきましょう。
今回は護符や新装備を言いませんので、どのお札を使ったか考えながら解いてくださいね。

ステージ3です。
ポテンショメーター100Ω、固定抵抗50Ωの時、ポテコ合成抵抗(3)=33.333Ω
なので、モーターとポテコ抵抗の合成抵抗は40Ω+33.333Ω=73.333Ω

ですから、
電流値3=12V/73.333Ω=0.164A

ステージ4
ポテンショメーター100Ωの時、ポテコ合成抵抗3=33.333Ω、電流値3=0.164A
なので、ポテコ抵抗にかかる端子電圧3は
0.164A×33.333Ω=5.467V

この時モーター(40Ω)にかかる端子電圧は
0.164A×40Ω=6.56V
ポテコ抵抗端子電圧+モーター端子電圧=5.467V+6.56V≒12V
はい、OKですね。

最後はラストステージ。

ポテンショメーター100Ωの時、ポテコ抵抗にかかる端子電圧3は5.467Vでしたので
電力値W=5.467V×5.467V/100Ω=0.298W
全然OKですね。

1Ω、50Ω、100Ωの3種類で、50Ωが一番電力が大きかったですね。

そこで、1Ωから100Ωまで5Ω刻みで電力値がどうなるか、ちょっとEXCELを使って表とグラフを作ってみました。
面白い曲線になりますね~。
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では電力がピークになる抵抗はいくら?
こんどは一番高そうなところを1Ω単位で見てみましょう。
c0207199_14572111.jpg

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ポテンショメーター22Ωのあたりが一番ポテンショメーターの電力が高くなるようです。
電圧12Vを超えると0.5Wをオーバーします(まん中の表の黄色くなっているところ)。
でも電圧6V(一番下の表)なら電力値がかなり低くなりますから、通常使用には問題ないようですね。

ステージ3~ラストステージの新バージョンも終わりです。
お疲れ様でした。

次回は別スレッドでこの計算表にいろいろな値を入れて、この抑速回路の安全性を見ることにしましょう。
こちら
それでこのお話は終わりになります。
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# by nari-masa | 2017-05-05 14:58 | 電気制御 | Comments(0)
2017年 05月 05日

電気のお勉強その7 ステージ4 端子電圧の計算(新バージョン)

さてステージ4です。
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ここでちょっと追補します。
いきなり端子間電圧の話になったため、少し分かりにくいかと思いまして。
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上の水道管の図を見て戴くとイメージが湧くでしょうか?
抵抗1と抵抗2はパイプの太さが違います。

当然、パイプが太い方が水も電気も流れが良いので、抵抗は低いです。
そうすると、パイプの左右の圧力(水なら水圧、電気なら電圧)の差も小さくなります。
このパイプ(抵抗)の左右の圧力差(電気なら電圧)のことを端子間電圧といいます。

当然、直列接続されている機器の端子間電圧を全部足すと元電源電圧になります。
ここまで追補です。

これは護符(1)
電圧=電流(A)×抵抗(Ω)でいきましょう。
全体にかける電圧は直流12Vです。

ポテンショメーター1Ωの時、ポテコ合成抵抗1=0.98Ω、電流値1=0.293A
でしたね。
これを護符(1)に入れると、ポテコ抵抗にかかる端子電圧1は
0.293A×0.98Ω=0.287V
と出てきます。

ちなみに、この時モーター(40Ω)にかかる端子電圧は、
やっぱり護符(1)で
0.293A×40Ω=11.72V
になります。

このポテコ抵抗端子電圧とモーター端子電圧を足したもの
0.287V+11.72V≒12V
これが12Vになれば計算は合っています。
OKですね。

これでステージ4はクリア。

続いてラストステージです(下図)。
いよいよポテンショメーターの電力値に迫ります。
こちら
c0207199_14402585.jpg

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# by nari-masa | 2017-05-05 14:40 | 電気制御 | Comments(0)