これから行う実験の中で「コンデンサに充電をする」という部分があるのですが、トランス保護のためコンデンサに直列に抵抗をいれようと考えています。
使用するトランスの定格が「AC250V 1A」なので、とりあえず1A以上が流れないように、400Ωの抵抗を直列にいれようと考えていますが、「その抵抗が焼けないようにするため」には、「最小でどれぐらいのW数の抵抗を」使えばよろしいでしょうか?
普通に考えれば、W=1A×1A×400Ω=400Wだと思うのですが、充電速度を計算すると、必要な充電電圧まで、およそ60秒程度で充電が完了しそうです。(自然放電もあると思うので、実際にやってみないと分からないと思いますが・・・・)
400Wだと、「長時間充電を続けても抵抗が焼けない」のだと思いますが、この「およそ60秒間」の充電に耐えられる抵抗のW数を求めるには、どのように計算すればいいのでしょうか??
基本的な質問かもしれませんが、どうぞ宜しくお願いしますm(__)m
No.3ベストアンサー
- 回答日時:
ANo.1です
補足の内容読ませていただきましたが・・・
抵抗が燃えるか否かで問題となるのは、
抵抗体が発する熱量と、
抵抗体自身やその周辺の熱容量や熱伝達率、外気温などの問題なので、
一概に計算できる方法はないと思います。
一応、いくつか抵抗器のデーターシートを見てみましたが・・・
最高断続負荷としては定格の4倍くらいまでを想定しているようですね。
ただ、この「最高断続負荷」というのが、どういうものなのか
具体的な記述がなく、不明でしたが・・・
研究室にある抵抗器の規格を調べてみてはどうでしょうか?
再度のご回答、どうもありがとうございます。
>抵抗が燃えるか否かで問題となるのは、
抵抗体が発する熱量と、抵抗体自身やその周辺の熱容量や熱伝達率、外気温などの問題なので、一概に計算できる方法はないと思います。
やはり最終的には抵抗器の発熱量を求めて、銅線や絶縁体の融点・熱伝導などで放熱との比較をして、60秒で壊れるかどうかの判断をしなければならないようですね。。
>最高断続負荷としては定格の4倍くらいまでを想定しているようですね。
最高断続負荷という言葉は、私も知りませんでした。
これから勉強したいと思います。
YAMAMAYA様のおっしゃるとおり、抵抗器の規格や使用している銅線など、いろいろと調べてみたいと思います。
どうもありがとうございました。
No.2
- 回答日時:
通電時のラッシュカレントを制限するためでしょうか。
例えば、下記ページをご覧ください。http://www.las.u-toyama.ac.jp/physics/yamaguchi/ …
(筆記体の)Eを充電電圧とすれば、ラッシュカレント(t=0)はE/Rです。
充電回路は「トランス - 整流回路」を含んでいるらしいので、トランス一次側の電流許容値を二次側に換算します(I2)。
(「AC250V」は定格値で、実際は100V?。実際の電圧を使うこと)
充電回路の出力電圧をE2として、R=E2/I2 にすればよさそうです。(Rにかかる最大電力は、E2*I2=R*I2^2)
この回答への補足
ご回答ありがとうございます。
説明不足ですいません。
使用するトランスは、1次側入力がAC100V、2次側出力がAC250Vで1Aを流せる仕様です。
教えていただいたURL先の式変形などは分かるのですが、やはり「60秒間の充電に耐えうる抵抗器の最小W数」を求めることが出来ません。
>充電回路は「トランス - 整流回路」を含んでいるらしいので、トランス一次側の電流許容値を二次側に換算します(I2)。
>充電回路の出力電圧をE2として、R=E2/I2 にすればよさそうです。(Rにかかる最大電力は、E2*I2=R*I2^2)
以上のことに当てはめてみますと、
I2=1【A】(2次側での電流許容値)
E2=(AC250V×1.4)=350【VDC】
ということでしょうか?
そうなると、最大電力=350【VDC】×1【A】=350W
という計算結果でしょうか?
350Wの抵抗器ですと、確かに長時間の充電をすることが出来ると思うのですが、今回は、60秒間の充電で壊れない「最小のW数」を求めたいです。
どうぞ宜しくお願いしますm(__)m
No.1
- 回答日時:
いくつか疑問があるのですが・・・・
まず、250Vに400Ωでは、1Aも流れません。
250Vの二乗 ÷ 400Ω = 156.25W
・・・ですね。
これはもはや、一般レベルでは抵抗器というより、電熱線・・・
もちろん、100W級の抵抗器が存在しないわけではないですが・・・
こういう電力を扱う実験、でしょうか。。?
第2に・・・
トランスの出力は交流なので、そこにコンデンサを繋いでも充電できません。
ダイオードなどで整流する必要があると思いますが・・・・それは含まれていますか?
コンデンサの充電電流は、指数関数的に変化するので、
最大の電流が流れるのは最初の一瞬だけ、なので、
電力系の実験で使うような大型の抵抗器があれば、
燃えるまでには充電が済むと思います。。
この回答への補足
ご回答ありがとうございます。
どうもすいません。質問内容が説明不足でした。
>まず、250Vに400Ωでは、1Aも流れません。
250Vの二乗 ÷ 400Ω = 156.25W
・・・ですね。
「AC250V」なので、整流したらDC約350V、トランスの定格が1Aで、ちょうど1Aを流すのは危険ですので、400Ωをつけて約900mAを流そうとしていますが、計算・考えは間違っていますでしょうか?
ぜひお教えください。
今研究室には1/2W~500Wまでのいろいろな抵抗器がありますが、その中でも一般的なホウロウ抵抗器を使うつもりです。
>トランスの出力は交流なので、そこにコンデンサを繋いでも充電できません。
ダイオードなどで整流する必要があると思いますが・・・・それは含まれていますか?
充電をするので、整流はもちろん行います。
整流ダイオードには、耐圧1200V(10A)のダイオードが1つあるので、オーバースペックですが余裕を見てこれを使おうと思っています。
>電力系の実験で使うような大型の抵抗器があれば、
燃えるまでには充電が済むと思います。。
質問に書きましたが、例えば「400W 400Ω」の抵抗器をつければ、燃えるどころかおそらく温まらずに充電が完了すると思うのですが、「もしもなるべく小さなW数の抵抗をつけるとすれば、どのような計算でW数を求めれば良いのか」を教えていただきたく、質問しました。
計算方法など、もしよろしければお教えください。
宜しくお願いしますm(__)m
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