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6 ステージ3 電流値の計算(新バージョン)

こちらはステージ3からラストステージまでの新バージョンです。
ポテンショメーター1Ω、50Ω、100Ωそれぞれに最後まで計算してみました。
旧バージョンよりは分かり易いかと思います。

もう一度装備の確認とステージ2で手に入れた合成抵抗の確認をしましょう。

6つの護符です。
(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)

そして新装備。
(7)直列抵抗の合成抵抗は抵抗1+抵抗2+抵抗3+・・・・
(8)並列抵抗の合成抵抗は
  ①電圧を決める。
  ②護符(2)で個々の抵抗を通る電流を計算する。
  ③②で計算した電流を全部合計する。
  ④①で決めた電圧と③で合計した電流を護符(3)に入れて合成抵抗を出す。
(9)同じ抵抗の並列接続の場合、合成抵抗は1個の抵抗値を個数で割る。
(10)異なる抵抗の並列接続の場合、合成抵抗=抵抗1×抵抗2/(抵抗1+抵抗2)

ステージ2で入手した合成抵抗値は
(1)ポテンショメーター1Ω、固定抵抗50Ωの時、合成抵抗(1)=0.98Ω
(2)ポテンショメーター50Ω、固定抵抗50Ωの時、合成抵抗(2)=25Ω
(3)ポテンショメーター100Ω、固定抵抗50Ωの時、合成抵抗(3)=33.333Ω

さて、ステージ3は回路を流れる電流値の計算です。
モーターの抵抗は仮に40Ω、かける電圧は直流12Vとします。

この新バージョンでは、まず
(1)ポテンショメーター1Ω、固定抵抗50Ωの時、合成抵抗(1)=0.98Ω
だけでラストステージまで行ってみましょう。
3つ同時進行では混乱しやすいですからね(^^)
c0207199_1426429.jpg
まず、モーターとポテコ抵抗(ポテンショメーターと固定抵抗の合成抵抗)の直列合成抵抗を計算しましょう。
あ、ポテコ抵抗というのは当方の造語ですから、世間一般には通用しません(^^)

これは見ての通り直列接続ですから、新装備(7)
直列抵抗の合成抵抗は抵抗1+抵抗2+抵抗3+・・・・
で簡単に出ますね。

(1)ポテンショメーター1Ω、固定抵抗50Ωの時、ポテコ合成抵抗(1)=0.98Ω
だけやりますよ。
新装備(7)に40Ωと0.98Ωを入れると、
モーターとポテコ抵抗の合成抵抗は40Ω+0.98Ω=40.98Ω
ですね。

で、今度は護符(2)
電流(A)=電圧(V)/抵抗(Ω)
を使って電流を出します。

上の直列合成抵抗の計算で
ポテンショメーター1Ωの時、モーターとポテコ抵抗の合成抵抗は40.98Ωでした。
全体にかかる電圧は12Vですから、これを護符(2)に入れると、
電流値1=12V/40.98Ω=0.293A
になります。

これがこの回路を流れる電流値です。

これでステージ3は終わりです。

次はステージ4(下図)。
モーターとポテコ抵抗(ポテンショメーターと固定抵抗の合成抵抗)にかかる端子電圧を求めましょう。
こちら
c0207199_1427258.jpg

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# by nari-masa | 2017-05-05 14:29 | 電気制御 | Comments(0)
2017年 05月 05日

電気のお勉強その5 ステージ2(後編) 合成抵抗計算 実践編

ステージ2の後編です。
ここでは実際の抑速回路の抵抗計算をします。

その1、装備の確認

さて、いよいよ実践編です。
ここで初めて実際の抵抗勢力と遭遇します。
戦いを開始する前に、こちらの装備を確認しておきましょう。

まずは呪いのお札ですが、そろそろ呪いではなくお守りであることが理解されたでしょうか?
ではこれからは護符と呼びましょう(^^)
(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)

そして、基礎編の中で獲得してきた装備も再確認しましょう。
(7)直列抵抗の合成抵抗は抵抗1+抵抗2+抵抗3+・・・・
(8)並列抵抗の合成抵抗は
  ①電圧を決める。
  ②護符(2)で個々の抵抗を通る電流を計算する。
  ③②で計算した電流を全部合計する。
  ④①で決めた電圧と③で合計した電流を護符(3)に入れて合成抵抗を出す。
そして、飛び道具が2つです。
(9)同じ抵抗の並列接続の場合、合成抵抗は1個の抵抗値を個数で割る。
(10)異なる抵抗の並列接続の場合、合成抵抗=抵抗1×抵抗2/(抵抗1+抵抗2)

どうですか?
これだけ装備が充実すれば、何とか最後までクリアできそうですね。

では、ステージ2実践編、逝きましょう・・・でも、ここにちょっとダンジョンが(^^;;;

その2、固定抵抗の正体は?

c0207199_141815.jpg
上の図で簡単に固定抵抗46Ωと書いてありますが、実はこの値、間違いでして、
実際の固定抵抗は下の画像のような姿をしています。
一体いくつの抵抗がついているのでしょう?
c0207199_1421441.jpg
この固定抵抗は560Ωが10個と
1000Ω(1kΩ)が2個の並列抵抗です。
c0207199_1433320.jpg
c0207199_1434058.jpg
この並列抵抗を図に表すとこうなります。
これこそ隠れたボスキャラなんです(^^)

鉄の鎧を着た武将か、はたまたキャタピラを装備した戦車か、
どうやって攻略しましょうか?

その3、固定抵抗の攻略
c0207199_1441396.jpg
正攻法でも攻略できますが、ここは一発飛び道具で行ってみましょうか。
抵抗の種類は2種類ですから、まずはこれを使いましょう。
(9)同じ抵抗の並列接続の場合、合成抵抗は1個の抵抗値を個数で割る。

①560Ωが10個なので、560Ω/10個=56Ω。
②1000Ωが2個なので、1000Ω/2個=500Ω。
そうすると、下の図のように書き換えられます。
c0207199_1445144.jpg

これはまた可愛くなりましたね。

ここで手を緩めず、最終兵器
(10)異なる抵抗の並列接続の場合、合成抵抗=抵抗1×抵抗2/(抵抗1+抵抗2)
を繰り出しましょう。
合成抵抗=56×500/(56+500)=28000/556≒50.36Ω
これが中ボス固定抵抗の正体です。

ここで安心せず、正攻法で一度確認しておきましょう。
①電圧をNゲージで使われる12Vとしましょう。
②560Ω1個を通る電流は12V/560Ω=0.0214285A
560Ωは10個なので、0.0214A×10個=0.214285A
 1000Ω1個を通る電流は12V/1000Ω=0.012A
 1000Ωは2個なので、0.012A×2個=0.024A
③電流の合計は0.214285A+0.024A=0.238285A
④合成抵抗=12V/0.238285A≒50.36Ω
よし、合ってますね。
これで固定抵抗、攻略完了しました。
ちなみに実際にこの合成抵抗を測定したら48Ωでした。
テスターもいい加減なものですし、個々の抵抗もバラツキがありますので、誤差の範囲内、でしょうか(^^)

これ以降、固定抵抗は50Ωとして扱うことにしましょう。
c0207199_1461816.jpg


その4、ポテンショメーター

固定抵抗は攻略しましたので、次はポテンショメーターです。
これは真ん中の黄色いツマミを回すと抵抗が1Ωから100Ωまで変化します。
下の画像は上から1Ω、50Ω、100Ωです。
この3種類くらい検討しておくことにしましょうか。
c0207199_1471393.jpg
c0207199_1471939.jpg
c0207199_1472359.jpg



その5、固定抵抗とポテンショメーターの合成抵抗

ここまで来たら怖いものなしですね。一気にステージ2をクリアしましょう。
使うのは我らが無敵の最終兵器
(10)異なる抵抗の並列接続の場合、合成抵抗=抵抗1×抵抗2/(抵抗1+抵抗2)
です。

では、逝きま~す。

(1)ポテンショメーター1Ω、固定抵抗50Ω
合成抵抗(1)=1×50/(1+50)=50/51=0.98Ω

(2)ポテンショメーター50Ω、固定抵抗50Ω
合成抵抗(2)=50×50/(50+50)=2500/100=25Ω
これは同じ抵抗値なので1つ前の(9)でも出せましたね。

(3)ポテンショメーター100Ω、固定抵抗50Ω
合成抵抗(3)=100×50/(100+50)=5000/150=33.333Ω

はい、ステージ2、クリアです。
お疲れ様でした。

次はまたスレッドを変えてステージ3です。
こちら
もうあとは難しいところはありませんので、一気にラストステージまで行きます。
c0207199_148378.jpg

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# by nari-masa | 2017-05-05 14:16 | 電気制御 | Comments(0)