充電器を並列＋直列接続で使用したいのですが。

質問

ＤＣ２４Ｖの中型モーター（最大負荷２５Ａ）を回す下記方法での注意点をお教え下さい。
１．同一メーカー、同規格の１２Ｖバッテリー充電器（定格出力１５Ａ）二台を直列接続し２４Ｖにする。
２．上記２４Ｖを並列接続する。
３．モーターの回転数はさほど正確を期さない。
４．基本設計ではバッテリーを電源としていた。

１及び２の接続時に何らかの部品、回路は必要でしょうか。宜しくお願いします。

回答No.3

sailor · ベストアンサー

充電器の方式にもよるのですが、充電器の詳細が不明ですので一般論で記述します。もっとも単純なトランスと整流器のみと言うような構成であれば、問題点は割と少ないかと思われます。最大負荷が掛かった状態で長時間動作させたり充電器の定格電流（１５Ａ）を上回った状態で長時間動作させるとトランスや整流器の焼損が考えられる・またはヒューズ（ブレーカー）が切れる、また、逆にモーターの負荷が軽く電流が小さいときはこのような構成では電圧が定格値を上回りモーターが破損する可能性があります。

トランスを持ちその出力側に電圧調整機構（いわゆるシリーズレギュレーター）を持つ場合は、電圧調整機構およびその過電流保護回路の有無・過電流保護回路の方式によってモーターの負荷変動が大きいな場合に重大なトラブルに至る可能性があります。特にフの字型特性をもつ保護回路を持つ場合直列接続は絶対に避けるべきです。

トランスを持ちその入力側で電圧調整（トライアックなどを用いた物でトランスの一次コイルの電流を制限して出力を制御する方式）を行う方式では充電器の入力のＡＣの位相が同じであることが最低限必要であり、２台の充電器をそれぞれコンセントにつなぐような方法では使用してはいけません。トライアックをトリガするダイアックの動作が不安定になり充電器の破損やモーターの焼損につながる可能性があります。

小型軽量で大容量の電源が構成可能なので最近もっとも多く用いられているスイッチングレギュレーターの場合はもっと話が複雑になります。スイッチングレギュレーターとはリアクトルに対して高速なスイッチのオン・オフを繰り返しそのオンの時間やオフの時間の割合（デューティー制御）や周波数の制御などにより電圧の安定化を行う回路ですが、このような回路を複数直列につなぐことは、互いの回路が干渉してそれぞれの回路のリアクトルに設計時に想定した値を上回る電流が流れその結果、磁気飽和による電圧の不安定や、スイッチング素子（多くはサイリスタやＦＥＴ）に過電圧が加わり破壊に至る可能性があります。

現時点で回答できるのはこの程度ですが、使用しようとする充電器の詳細およびモーターの用途（どの程度のロードが掛かる用途か、ロードの変動はどの程度であるか）がわかれば、この状況で安定した運用が可能であるか？または、別に電源回路を設計または用意する必要があるかの回答が可能かと考えます。

回答No.2

sailor

充電器の電圧・電流特性は直流電源として使用するには不向きなので使用しないほうが良いでしょう。元々バッテリー電源として設計されていたのであれば、フローティングチャージ（もどき）を行ってはいかがでしょうか？

ここでいうフローティングチャージとはバッテリー・モーター・充電器を並列に接続するだけで実現できます。この場合のバッテリーはモーターのサージ電流を補うバッファーのような役目を果たしますので、時間率容量はさほど大きくなくても、高率放電の可能な（内部インピーダンスの低い）物を使う必要があります。

お礼

（バッテリー無しでの）始動、停止及び３０分ほどの連続運転テストでは、動作に異常は感じ取れませんでしたが、弊害はどのような賞状で顕れる筈なのでしょうか。
便法ご教授ありがとうございました。

回答No.1

mak0chan

その充電器の取扱説明書に、
「充電以外の目的での直流電源として使用しないでください。」
というような注意書きはありませんか。

仮に、直流電源としての使用が可能なタイプとしても、直流電動機は、起動時に定格の数倍から十数倍の電流が流れますから、短時間過負荷耐量を確認する必要があります。

また、同一メーカー同一型式とはいっても、工作精度の面から完璧に同一性能である保証はありません。これを並列に接続すると、発生電圧や内部抵抗のわずかな違いから、負荷分担が等分とはならず、循環電流が流れたりして、異常過熱するおそれがあります。
このような使用法は、PL法で保護された範囲を逸脱しています。

本来の仕様であるバッテリで使用するか、充電器ではなく「直流電源装置」をお求めになることをお薦めします。

お礼

ありがとう御座いました。実務経験上では大丈夫かな、と思っておりましたが駄目でしたか。電気の基本を学ばずに来たことを今改めて悔いております。