電力計算について

DC14V電源(DC500W出力可能)から、DC-ACコンバータ(変換効率90%，AC出力力率0.99)にてAC200Vに変換し、更にそのAC200VをAC-DCコンバータ(変換効率90%，AC入力力率0.95)にてDC24Vに変換し、60Wの負荷を接続する回路を考えております。(元のDC14VをDC-DCコンバータを介してDC24Vを作成すれば簡単な構成になることは承知しておりますが、システムの構成の都合上、どうしてもこのような段階を重ねた構成が必要となります。)　 このとき、元のDC14Vとして、どれだけの電力が必要となるのか算出したいと思います。 DCだけの回路であれば単純な計算で求められると思いますが、途中にAC電圧を介していることもあり、力率を考慮しなければならないかと思い、計算が分からなくなっています。もし、算出方法についてお分かりの方がみえましたら御教示下さい。宜しく御願い致します。

No.2 ベストアンサー 回答者： hs001120 回答日時： 2008/11/01 14:55

→もし、他のAC200V負荷を接続した場合、計算は変わるでしょうか？

>DC-ACコンバータ(変換効率90%，AC出力力率0.99)
の出力負荷が変わるという事に他なりませんから、この部分で変わってきます

→無負荷時消費電力とは、負荷消費時には変換ロス分に相当するものとの考えで宜しいでしょうか？
変換ロスの定義によりますが、通常
変換ロス=無負荷時消費電力+出力電流比例分損失(電力)
です。
DC-ACコンバータを既にお持ちであれば解りやすいのですが
入力にDC14Vを印加、出力にまったく何も接続しない(出力=0W)でも、入力側に一定の電流は流れる=電力を消費します。
出力を増やすと、入力側の電流も増加していきます。

→DC24V,60Wmax負荷という条件から逆算していくとして、計算に用いる変換効率・力率は、DC-AC・AC-DC共に実際にコンバータが必要とする電力条件のときの値を用いないといけないということですね。
はい。
一般的に、ある程度は余裕のある容量の機器を選択する事になると思いますが、まったく同じ公称変換効率90%のコンバータでも
容量の大きな物ほど無負荷時消費電力は大きく、軽負荷時の効率は低くなる傾向が在ります。
効率を重視する場合にはあまり余裕を確保し過ぎるのも考え物ですので、ご留意ください。

この回答への補足

負荷電流－変換効率、負荷電流－力率の各特性曲線、電源容量のを元にコンバータを選定の上、総合的にシステムを考えたいと思います。

分かりやすい回答有難う御座いました。

補足日時：2008/11/02 19:21

No.1 回答者： hs001120 回答日時： 2008/11/01 05:19

情報が不足しているため、それだけの情報から正確には計算できません

>力率を考慮しなければならないかと思い、計算が分からなくなっています。
コンバータの仕様によります、
基本的に力率が悪くなれば損失が増えることはあっても減ることはありませんから、効率が低下します。
どれほど低下するかはコンバータしだいです。
ただし、0.95程度であれば、皮相電流分比例で損失が発生するとして計算してしまっても実用上の支障は無いはずです。

次に、
>変換効率90%
ですが、通常コンバータの変換効率のカタログ値はその装置の効率が最大になる使い方をしたときの値であって
常に90%ではありません。
例えば、500Wで変換効率90%のコンバータが在ったとして、500Wの時は変換効率90%だけれど、
同じ装置で60Wしか出力させない場合の変換効率は68%に低下する。
といった具合です。
コンバータ自体も電力を消費します、たとえ出力0Wであっても一定の電力は消費しますから
無負荷時消費電力+出力電流比例分損失　で考える必要が在ります。
概ね、500Wで変換効率90%のコンバータの場合、無負荷時消費電力が10～30W程度あることはおかしくありません。
負荷が60Wで効率を気にする。という場合、無視出来なくなります。

あえて無視して計算するとして、
負荷が60Wで、AC200V入力AC-DCコンバータ(変換効率90%，AC入力力率0.95)※出力60Wの物、余裕を見ない。
とすると、60W/0.9/0.95=約70.2Wの皮相電力
これを、DC-ACコンバータ(変換効率90%，AC出力力率0.99)※出力70.2W時の値と仮定、
同様に計算して約78.8W、DC14Vですから5.63Aということになりますが、
出力70.2W時の値を公称の変換効率値としているコンバータを知りませんし、
なにより、
>システムの構成の都合上、どうしてもこのような段階を重ねた構成が必要となります。
というのは、AC200Vを作る構成にする必要が在る=AC200Vを必要とする機材が別に在る
ということですよね?

この回答へのお礼

御回答有難う御座います。情報が足りなかったことにお詫び致します。とても分かりやすく、参考になっております。有難う御座います。
基本的には、力率考慮の皮相電力で逆算していくということですね。

申し訳ありませんが、もう少し、御教示頂ければ幸いです。

御指摘頂きました様に、一度AC 200Vを作るのは別にAC200Vを必要とする機材が別に在るためです。今回は、別のAC200V機材については無視して、DC24V,60Wmax負荷を消費させた場合のみ計算するのが目的です。
→もし、他のAC200V負荷を接続した場合、計算は変わるでしょうか？

>無負荷時消費電力が10～30W程度あることはおかしくありません。
→無負荷時消費電力とは、負荷消費時には変換ロス分に相当するものとの考えで宜しいでしょうか？　もしくは変換ロスとは別に存在するものでしょうか？

>出力70.2W時の値を公称の変換効率値としているコンバータを知りませんし
→DC24V,60Wmax負荷という条件から逆算していくとして、計算に用いる変換効率・力率は、DC-AC・AC-DC共に実際にコンバータが必要とする電力条件のときの値を用いないといけないということですね。メーカよりデータを取寄せて計算してみます。

宜しく御願い致します。

お礼日時：2008/11/01 11:28