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スイッチング電源の入力電流の計算方法を教えてください。

(1)入力電力=出力電力/効率

(2)入力電流最大時の実効値=入力電力/最小入力電圧

(3)入力平均電流=入力電力/(最低入力電圧×√(2))

(4)入力電流最大時のピーク値=?

教科書にはこのように書いてありますが、(2)~(4)が意味不明です。
平均値、ピーク値なども分かりません。
丁寧に教えていただけたら幸いです。

「スイッチング電源の入力電流の計算」の質問画像

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A 回答 (1件)

絵が小さすぎて見えませんが、「教科書」ってウソでしょう。


スイッチング電源の教科書で国際的に定評があるのはこれです。
http://www.amazon.co.jp/dp/0792372700
こちらで勉強した方が良いですよ。

◎(1)入力電力=出力電力/効率
これは正しいです。

■(2)入力電流最大時の実効値=入力電力/最小入力電圧
■(3)入力平均電流=入力電力/(最低入力電圧×√(2))
これは間違いです。
交流電力は(電流実効値)×(電圧実効値)×(力率)です。
力率が考慮されていない式が「教科書」に載ってるはずがありません。
問題は、小さすぎる絵からコンデンサ入力整流回路と見られますが、このときには電圧が正弦波で電流は大幅に歪むことです。
ご存じのように
∫(0→2π)sinθ・sin(nθ)dθ=0 (n≠1)
と基本波と高調波の1周期の積分はゼロになり、これが力率の悪化になります。
コンデンサ入力整流回路の問題は、この資料のCHAPTER1を見て下さい。
http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/HBD853 …
力率をほぼ1にする回路の解説もあります。

?(4)入力電流最大時のピーク値=?
これは測定してみないとわかりません。
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QDC電源の入力電流と出力電流の関係

一般的なDC電源の出力電流は、入力電流とどのような関係があるでしょうか?
たとえば、入力AC100V 出力DC25V 2AMaxのDC電源の場合、
出力2AMaxで使用したとすると、入力AC側にも、大体2A流れていると考えていいでしょうか?
上記情報は、DC電源を管理するブレーカ選定中に疑問になり、質問しております。

Aベストアンサー

あまりキチンした回答がなさそうなので。
まずAC電源を入力としたDC電源の関係式は以下のとおりです。

  入力電圧×入力電流×力率×電源効率=出力電圧×出力電流

実際は、電流値がそれぞれ時間で一定になっていないので計算式は
飽くまでも試作時の目安にします。

質問者の求めているのはブレーカの電流値であり、それが入力の
AC電源側につけるのであれば、電源の皮相電力から求められます。
皮相電力は、電源に通常記載されています。
大抵、125VAなどと VAの単位で書かれているものです。

もし、AC電源電圧が100Vで電源の皮相電力が 150VAならば
最大で 1.5Aの電流が流れます。
(これは、100V×1.5A=150Wを意味するものではありません)
この場合、余裕を見て 2A程度のブレーカを挿入すれば良いことになります。

電源の皮相電力からブレーカの電流値を求めてください。

突入電流等が無視できない程度発生するときは、電源の仕様書等に
書いてはるはずなので参照してください。

Q「消費電力」と「消費電流」について

電気機器で「消費電力(W)」もしくは「消費電流(A)」といった
表記がありますが、
(消費電力W)=(電圧V)×(消費電流A)
の式にあてはまるのでしょうか?

例えば100V電源で使用する機器の「消費電力(W)」が300Wなら、
「消費電流(A)」は3Aということになるのでしょうか?

また上記の場合、-48V電源なら「消費電流(A)」は
どの様に計算するのでしょうか?

お分かりになられる方がいらっしゃいましたら、
何卒よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

交流の消費電力は
P=VIcosθ
です。

θはVを基準としたIの遅れです。このcosθは力率と言われるものです。
VIは皮相電力で単位はVA(ボルトアンペア)です。VIcosθは有効電力、VIsinθは無効電力です。単位はともに、W(ワット)です。

コンデンサーに交流を流すと、電流の位相は電圧Vよりπ/2遅れるので、θ=π/2ですからcosθ=cos(π/2)=0となり、電力は消費されません。

インダクタンス(コイル)に交流を流すと、電流はπ/2進むので、θ=ーπ/2ですから、矢張り、電力は消費されません。

抵抗だけの時はθ=0ですので、cosθ=1となり、消費電力はP=VIとなりません。

一般に、電器機器には抵抗、コンデンサー、コイルが複雑に絡んでいますので、cosθ=1ではありません。
したがって、交流の場合、消費電力は
P=VI
とはなりません。
以上。

Q入力電力と消費電力

電気の疎いので初歩的かもしれませんが、電化製品の

Input Current 入力電力
Rated Consumption Current 定格消費電力

の違いというか関係を教えてください。

製品のACアダプタの仕様には、Input Currentという項目があります。

定格消費電力とは、ACアダプタの消費電力を通常指すのでしょうか。あるいは、製品としての消費電力を指すのでしょうか。
(両方あり?)

ACアダプタには
入力:100-240V 0.5A
出力:+5V 2.5A

とあります。

Aベストアンサー

No.2です。
> ここの省令の定格消費電流とイコールでないので、悩んでいます。
・はい。
この、ACアダプタのインプット側の交流電力と、ACアダプタがドライブできる家電品の直流最大消費電力の差が「無効電力+ACアダプタ自体の消費電力・・・つまりロス分」になります。
この無効電力の存在が、直流と交流の違いでもあり、直流には無効電力は存在しません。

力率100%で、アダプタ自体の消費電力が仮にOであったら、交流から直流に変換できた場合は、省令の定格消費電流とイコール(理論値)になります。
しかし、実際は、交流から直流にACアダプタのような簡易設備で変換した場合、大きなロス分が発生します。
このため、入力側電力値と、ACアダプタが供給できる実電力値はイコールにならないのです。

下記URLでは、モーターを例に説明していますが、簡易型ACアダプタはモーター以上に無効電力を含む変換ロスが発生します。
http://www.tepco.co.jp/corp-com/elect-dict/file/yu_002-j.html

もっとも、ワールドワイド対応のマルチボルテージのACアダプタの場合、変換効率よりも小型軽量などの利便性を優先しています。

No.2です。
> ここの省令の定格消費電流とイコールでないので、悩んでいます。
・はい。
この、ACアダプタのインプット側の交流電力と、ACアダプタがドライブできる家電品の直流最大消費電力の差が「無効電力+ACアダプタ自体の消費電力・・・つまりロス分」になります。
この無効電力の存在が、直流と交流の違いでもあり、直流には無効電力は存在しません。

力率100%で、アダプタ自体の消費電力が仮にOであったら、交流から直流に変換できた場合は、省令の定格消費電流とイコール(理論値)に...続きを読む

Q直流の消費電力/消費電流

理系出身の社会人ですが、恥ずかしながら消費電力/消費電流の関係について教えて頂きたく。

過去に(私が会社に入る以前の人が)とある機械を、とある会社から購入した時の納入仕様書を見ていて、
機械の消費電力は書いてあったのですが、消費電流が書いてありませんでした。

その機械には専用の電源ユニットがで接続されており、
その電源ユニットは外部のAC100Vのコンセントへ接続されます。

電源ユニットは電圧 DC X[V]、消費電力 Y[W]です。

交流の場合はW = VIcosθでしたが、直流はW = VIでよかったと記憶しています。
つまり、この機械の消費電流は単純に I = Y/X 良いのでしょうか。

電気回路の知識は習ったものの、実務が伴っておりませんので自信がなく質問させていただきました。
この質問は業務そのもので使うものではなく、私の興味本位の質問です。

ご教示のほど、よろしくお願い申し上げます。

Aベストアンサー

>この機械の消費電流は単純に I = Y/X 良いのでしょうか。
もし単純に機器の消費電流を求めるのでしたら、DCの場合は
消費電力=消費電流 x 印加電圧 
ですからその通りです。パナソニックでもそう書いていますし、
http://www3.panasonic.biz/ac/j/service/tech_support/fasys/glossary/data/pdf/glossary_091.pdf
DCではバッテリー使用時間算定に頻繁に「消費電流」を使い、機器の
カタログ/説明書のスペックに通常表示されます。

ただ今回の場合、「電源ユニット」を介している訳ですが、ここで機器の消費電力
とこのユニットの「電力」表示は一致しない筈です。
例として、ある「安定化電源」の例を挙げます。

入力電圧:AC 100-240V
出力電圧:DC 14V
出力電流:25A
出力電力:350W
この意味は「最大350Wでそのときの電流は350W÷14V=25A」なので、対応
する負荷となる機器の「消費電流」は「25A以下」に収まらなくてはならない、
ということであって、「必ず・常時」接続された機器は25Aを消費するという
ことにはなりません。その電源ユニットに「消費電力」が記されていること
自体は負荷が一定である前提でないと成り立たず、同時にそれは
「電源ユニットが機器動作時に消費する電力」であるということです。

本来なら「その機械の」仕様書に記されている「消費電力」を「電源ユニット
が供給した電圧」で徐して求めた「消費電流」でなくては求める
「>つまり、この機械の消費電流は」の答えにはならないと思います。

>この機械の消費電流は単純に I = Y/X 良いのでしょうか。
もし単純に機器の消費電流を求めるのでしたら、DCの場合は
消費電力=消費電流 x 印加電圧 
ですからその通りです。パナソニックでもそう書いていますし、
http://www3.panasonic.biz/ac/j/service/tech_support/fasys/glossary/data/pdf/glossary_091.pdf
DCではバッテリー使用時間算定に頻繁に「消費電流」を使い、機器の
カタログ/説明書のスペックに通常表示されます。

ただ今回の場合、「電源ユニット」を介している訳ですが、ここで機器...続きを読む

Q電流値の計算方法

よく電気室や機械室等の動力盤に電流計が盤の扉に付いていますが、電流値は定格電流の値が正常だと思うんですが計算方法がわかりません。たとえば200Vの三相三線式モーター5.5kwではどうなりますでしょうか?素人なのでよろしくお願いします。

Aベストアンサー

>200Vの三相三線式モーター5.5kwではどうなりますでしょうか…

少々専門的になりますが、これだけの情報では定格電流までは分からないのです。
「5.5kW」というのは、モーターから出る力の大きさです。「出力」なのです。

電気エネルギーを機械エネルギーや運動エネルギーに変換するとき、必ず損失があります。
「出力」に「損失」を加えたものが「入力」で、入力と出力の比が「効率」です。

その上、交流の電気には「力率」というものも影響してきます。
したがって、出力のほかに効率と力率が分からないと、電流の計算はできません。

これらが分かれば、
【電流】=【出力】÷【効率】÷【力率】÷【電圧】÷【√3】
で計算できます。

概数でよければ、5.5kWの効率は 0.8~0.85、 力率は 0.75~0.8、定格電流が 24A程度です。

Qブレーカーの定格遮断容量について

カテゴリが違っていたら、申し訳ありません。
ブレーカーの仕様に定格電流と定格遮断容量とありますが、違いや意味を教えてください。定格電流は、その電流値を超えた場合にトリップするものだとは認識しているのですが。遮断容量は大きいほうがいいのでしょうか?詳しい説明をお願いします。

Aベストアンサー

こんにちわ!
いつも質問ばかりしていては、皆さんに申し訳ないので、微力ながら知っている範囲でお答えします。
ご参考にして頂ければ幸いです。

定格電流は、その遮断器に連続的に電流が流れ続けた時の動作の限界値を表していると思います。
限界値である定格電流値になった場合の動作は、日本の規格(JISなど)では、不動作の状態を維持する最大値を表しています。
しかし、諸外国では、動作する値を表す場合も多いようです。(例えば、アメリカ製など)
具体的に言うと、日本製の225AF/225ATの遮断器に225Aの電流を流したとしても遮断器はOFF動作しません。
しかし、アメリカ製の250AF/225AT(フレームという概念についての説明は、割愛します)の遮断器に225Aの電流を流すと遮断器はOFF動作を起こします。
これは、規格の考え方の違いでどちらが正しいとかという問題ではありません。しかし、一つの電気設備で、複数の規格を採用しなければならない場合などは、保護協調上注意を要する点であります。
この定格電流値以下で遮断器を利用している限り、遮断器の開閉操作を行ったとしてもメーカーが保証する回数まで(一般に数千回~数十万回)は、操作が可能である値という意味もあります。

一方、遮断容量は、その遮断器が、流れている電流を遮断できる最大の容量を表していると思います。
一般的に電気的な容量とは、電圧×電流×時間で表されます。これは、エネルギーの容量を表し、遮断容量の場合も同じです。よって、容量であるにも関わらず電流値であると捉えらえることは間違いだと思います。
しかし、現実には、遮断容量が、電流値で表されていることが多いのも事実です。
その理由は、日本の(多分全世界でそうだと思いますが?)電源事情が、定電圧送電方式となっているからです。即ち、電圧の項は、定数として扱えるため、変数となる電流値で表せば事実上問題がないのと、実用上合理的となるからだと思います。
実際の遮断器に書かれている、遮断容量の記載を見ると判るのですが、使う電圧によって遮断できる電流値が変わります。これは、遮断容量が変わるのではなく、遮断容量は同じであるため、遮断できる電流値が変わることを意味しています。
同じ型の遮断器を異なる電圧で使用する場合など勘違いし易いので、注意が必要です。また、動作時間が変更できる機能がある場合も遮断できる電流値は変わってきますので注意のほど。
電流を遮断すると言うことは、アーク電流によるエネルギー放出(一般的に、熱、音、光の形で放出される)を、遮断器構部分で絶えうる必要があります。
定格以上の容量を遮断しようとすると熱により接点が溶着したり、溶断してしまうことがあるようです。

最後に、遮断容量の大きいものの方が良いのかどうかと言う点については、必要な遮断容量が確保されていらば、最小値でかまわないと思います。
皆さんもご指摘している通り、遮断容量が大きくなると、値段、寸法、納期(受注生産品になったり)が大きく(高く、長く)なります。
必要な容量とは、その回路に流れる最大の電流値(容量を電流値で表した場合)で決まります。一般的に、最大電流値となるのは、短絡時となります。
ただし、エネルギーの供給源は、電源だけとは、限りません。例えば、三相誘導電動機が接続されていると電動機の運動エネルギーがエネルギー供給源となり数サイクルの間電源となりますので注意が必要です。
さらに、定格電流を超える電流値を、遮断した場合は、メーカーの保証動作回数までの動作が保証されるわけではありません。
短絡電流の遮断については、動作特性をよく調べて使用してください。経済性を無視すれば、一度短絡電流を遮断した遮断器は、交換すべきだという人もいます。

以上、だらだらと述べましたが、少しでも参考になればと思います。

こんにちわ!
いつも質問ばかりしていては、皆さんに申し訳ないので、微力ながら知っている範囲でお答えします。
ご参考にして頂ければ幸いです。

定格電流は、その遮断器に連続的に電流が流れ続けた時の動作の限界値を表していると思います。
限界値である定格電流値になった場合の動作は、日本の規格(JISなど)では、不動作の状態を維持する最大値を表しています。
しかし、諸外国では、動作する値を表す場合も多いようです。(例えば、アメリカ製など)
具体的に言うと、日本製の225AF/225ATの遮断器に...続きを読む

QNをkgに換算するには?

ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?一応断面積は40mm^2です。
1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?
ただ、式の意味がイマイチ理解できないので解説付きでご回答頂けると幸いです。
どなたか、わかる方よろしくお願いします。

Aベストアンサー

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kgfです。

重力は万有引力の一種ですから、おもりにも試験片にも、地球からの重力はかかります。
しかし、試験片の片方が固定されているため、見かけ、無重力で、試験片だけに40kgfの力だけがかかっているのと同じ状況になります。

試験片にかかる引っ張り力は、

40kgf = 40kg×重力加速度
 = 40kg×9.8m/s^2
 = だいたい400N

あるいは、
102グラム(0.102kg)の物体にかかる重力が1Nなので、
40kg ÷ 0.102kg/N = だいたい400N


>>>1N=9.8kgfなので、「40kg=N×0.98」でいいのでしょうか?

いえ。
1kgf = 9.8N
ですね。


>>>一応断面積は40mm^2です。

力だけでなく、引っ張り応力を求めたいのでしょうか。
そうであれば、400Nを断面積で割るだけです。
400N/40mm^2 = 10N/mm^2 = 10^7 N/m^2
1N/m^2 の応力、圧力を1Pa(パスカル)と言いますから、
10^7 Pa (1千万パスカル) ですね。

こんにちは。

kgfはSI単位ではないですが、質量の数値をそのまま重さとして考えることができるのがメリットですね。


>>>
ある試験片に40kgの重りをつけた時の荷重は何Nをかけてあげると、重り40kgをつけたときの荷重と同等になるのでしょうか?

なんか、日本語が変ですね。
「ある試験片に40kgの重りをつけた時の引っ張りの力は何Nの力で引っ張るのと同じですか?」
ということですか?

・・・であるとして、回答します。

40kgのおもりなので、「おもりにかかる重力」は40kg...続きを読む

QAC/DCコンバーターの入力電流について

またまた基本的なことですが、AC/DCコンバーターの入力電流について質問です。

入力 AC100V
出力 DC12V MAX30A

このコンバーターの入力電流はいくらになるでしょうか?
MAX値での数値でOKです。
力量は、80%程度かな

計算式でも構いませんので分かる方御願いいたします。

Aベストアンサー

DC側から計算します。
12V×30A=360W
力率80%ならば、360÷80×100=450W
次にACがわの計算。
450W÷100=4.5A
答え4.5A

ただし、一般的な場合。
実際の変換効率(ご質問では80%)とは別に、ACには突入電流という厄介な問題があります。
突入電流を考慮すると、実際はDC出力の2倍以上を余裕を見て準備します。
したがって、実際はDC側の倍、720Wで計算し、AC100では7.2Aでしょうか。

Qプルアップ抵抗値の決め方について

ほとんどこの分野に触れたことがないので大変初歩的な質問になると思います。

図1のような回路でプルアップ抵抗の値を決めたいと思っています。
B点での電圧を4.1Vとしたい場合について考えています。その場合、AB間での電圧降下は0.9Vとなります。

抵抗値×電流=0.9Vとなるようにプルアップ抵抗の値を決めるべきだと考えていますが、この抵抗に流れる電流が分からないため、決めるのは不可能ではないでしょうか?

抵抗値を決めてからやっと、V=IRより流れる電流が決まるため、それから再度流れる電流と抵抗を調節していって電圧降下が0.9Vとなるように設定するのでしょうか。どうぞご助力お願いします。



以下、理解の補足です。
・理解その1
ふつう、こういう場合は抵抗値を計算するためには、電圧降下と抵抗に流れる電流が決まっていることが前提だと考えていました。V=IRを計算するためには、この変数のうち2つを知っていなければならないからです。
また、例えば5V/2Aの電源を使った場合、マイコン周りは電源ラインからの分岐が多いため、この抵抗に2A全てが流るわけではないことも理解しています。

電源ラインからは「使う電流」だけ引っ張るイメージだと理解しているのですが、その「使う電流」が分からないため抵抗値を決定できません。(ポート入力電流の最大定格はありますが…)


・理解その2
理解その1で書いたように、抵抗値を計算するためには、電圧降下と抵抗に流れる電流が必要だと理解しています。図2を例に説明します。Rの値を決めたいとします。
CD間の電圧降下が5Vであることと、回路全体を流れる電流が2Aであることから、キルヒホッフの法則より簡単にRの値とそれぞれの抵抗に流れる電流が分かります。今回の例もこれと同じように考えられないのでしょうか。

ほとんどこの分野に触れたことがないので大変初歩的な質問になると思います。

図1のような回路でプルアップ抵抗の値を決めたいと思っています。
B点での電圧を4.1Vとしたい場合について考えています。その場合、AB間での電圧降下は0.9Vとなります。

抵抗値×電流=0.9Vとなるようにプルアップ抵抗の値を決めるべきだと考えていますが、この抵抗に流れる電流が分からないため、決めるのは不可能ではないでしょうか?

抵抗値を決めてからやっと、V=IRより流れる電流が決まるため、それから再度流れる電流と抵抗を調...続きを読む

Aベストアンサー

NO1です。

スイッチがONした時に抵抗に流れる電流というのは、最大入力電流や最大入力電圧
という仕様から読めば良いのでしょうか。
→おそらくマイコンの入力端子の電流はほとんど0なので気にしなくてよいと思われます。
入力電圧は5Vかけても問題ないかは確認必要です。

マイコンの入力電圧として0Vか5Vを入れたいのであれば、抵抗値は、NO3の方が
言われているとおり、ノイズに強くしたいかどうかで決めれば良いです。
あとは、スイッチがONした時の抵抗の許容電力を気にすれば良いです。
例えば、抵抗を10KΩとした場合、抵抗に流れる電流は5V/10kΩ=0.5mAで
抵抗で消費する電力は5V×0.5mA=0.0025Wです。
1/16Wの抵抗を使っても全く余裕があり問題ありません。
しかし、100Ωとかにしてしまうと、1/2Wなどもっと許容電力の大きい抵抗を
使用しなければいけません。
まあ大抵、NO3の方が書かれている範囲の中間の、10kΩ程度付けておけば
問題にはならないのでは?

Q3相電動機の消費電力の求め方

3相電動機の消費電力の求め方について質問です。

定格電圧 200V
定格電流  15A
出力   3.7KW

上記の電動機ですが実際の電流計指示値は10Aです。
この場合の消費電力の求め方は
√3*200*15=5.1KW
3.7/5.1*=0.72
√3*200*10*0.72=2.4KW
消費電力 2.4KW

このような計算で大丈夫でしょうか?
宜しくお願いします。

Aベストアンサー

出力は軸動力を表しているので、消費電力はそれを効率で割る必要があるかと思います。
概算で出してみると、定格での効率が85%程度と仮定すると、定格時の消費電力は3.7/0.85=4.4kW程度になります。
この時の一次皮相電力は、5.1kVAで、無効電力Qnは√(5.1^2-4.4^2)=2.6kVar程度になります。

この無効電力は励磁電流が支配的でしょうから、負荷によらず変わらないとすると、軽負荷時に線電流が10Aになったときの皮相電力は√3*200*10 で3.5kVAで、このときの有効電力は√(3.5^2-2.6^2)=2.3 kW という具合になりそうに思います。


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