- ベストアンサー
ＡＣアダプターの出力電流に関する問題
- 小型の照明が欲しく、小型の懐中電灯と３ＶのＡＣアダプターをつないだが、すぐに消えてしまった。ＡＣアダプターの出力電流は７Ｖであり、電球も切れていた。
- ＡＣアダプターを購入した電気屋に相談したところ、５００ｍＡ以上の電流が流れると壊れると説明された。予備の電球の抵抗は０．６Ωであり、計算上、３Ｖの電球には５Ａの電流が流れるが、実際の電流は測定できない。
- 抵抗の小さい負荷をつないだことで、定格電流以上の電流が流れ、それが原因でＡＣアダプターが壊れ、７Ｖの出力となった。質問者は代わりの電源としてＳＷ式２ＡのＡＣアダプターを使用したいが、これが適切か疑問を持っている。
- 電気設計
- 回答数4
- ありがとう数4
- みんなの回答 （4）
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
- ベストアンサー
アダプターがスイッチング電源方式でなく 従来の トランス＋整流＋平滑 のみの ＡＣアダプターですと無負荷時の電圧が高いものがありますね。 一般の機器は 設計時に計算をされているでしょうし 機器に入ってから安定化電源がありそこで安定化されるため問題にはならないものです。 一時的な負荷が原因で電流が流れすぎて電圧が上がってしまうことは考えにくいと思います。 抵抗計測で ０．６Ωと書かれていますが ６Ｖの電球でも２Ωくらいですがその電球の抵抗は３Ｖ用としても低めですね。 抵抗は変化するのでその変化量にフィラメントが耐えられれば良い話しですが、電圧自体が３Ｖ用に７Ｖがかかるのは 突入電流と常時電流 どちらも厳しいと思います。 一般には 使う側で 電球という抵抗変化が非常に大きなものを負荷にする場合は無負荷電圧と点灯時の常時電流の確認をまずします。 比較対象は 今回の場合 電池使用の場合の電流値です。 電流計が無い場合は 低抵抗を直列に入れて電圧計で電圧降下を計測して電流を算出する計算をすれば良いでしょう。 手順 ・単３電池２本で点灯したときの電流を計測し計算で電球の抵抗を求める。 ・無負荷時のＡＣアダプター出力電圧を計測する。 ・その電圧が電球にかかったときの常時電流を計算で想定する。 ・電圧が高すぎ 電球の想定する電力を越えるなら 電池使用時の電流になるような低抵抗を電力計算して余裕のあるものを直列に入れる。 または３Ｖ出力の定電圧回路を入れる。 そのアダプターを使われる場合は 以上のようにすれば電池と常時電流が同等になるため突入電流でも切れなくなります。 別の考え方をすれば電球で悩むよりもＬＥＤ化したほうが良いような気もします。 参考になれば幸いです。
その他の回答 (3)
ＳＷ式２ＡのＡＣアダプター なら出力電圧の変化にも定格電流内なら追従すると思いますので問題ないと思います。 機会があれば その懐中電灯をＬＥＤ式にしてみるのも勉強になると思います。 ＬＥＤの規格を調べて 簡易型なら定電流ダイオードをえらび直列に配線をするだけです。 明るさを求める場合は スイッチング式にしてパルス点灯の定格に合わせればＯＫです。
お礼
回答ありがとうございます。 ＬＥＤ式ですか！挑戦してみたいです。パルス点灯にすれば、通常の定格より高い電流を流すことが出来るというのも聞いたことがあります。 今回は急ぎの工作だったので、よく考えませんでしたが、次回の参考にしたいと思います。
白熱電球に使っているタングステンの抵抗率は，温度（摂氏）に対して以下のような関係です。（電気材料便覧データ） T[℃] rho[10^-6Ωcm] 27 5.65 727 24.3 1227 39.8 1727 56.3 2227 73.5 2727 91.5 白熱電球の点灯時のフィラメント温度は2000℃以上になりますから，常温でテスターで測った抵抗値よりも，実際の動作抵抗は１０倍以上になります。実際に測ったら０，６Ωでびっくりとおもいますが，明るく点灯しているときは６Ω以上になっていると思います。３Ｖ÷６Ω＝０．５Ａの計算になり，ＡＣアダプターの定格電流にちょうどぴったりですね。 無負荷電圧が高くなることは，既に回答ありますが，定格電流が流れた状態では，定格出力電圧付近に落ち着くことと思います。 では，なぜ電球が切れてしまったのでしょうか？ＡＣアダプターには，直流電圧のリップルを抑えるために平滑コンデンサが接続されています。無負荷電圧まで充電されたコンデンサが，冷たい状態のフィラメントに接続されると大きな突入電流が流れます。これが原因で電球のフィラメントが切れてしまったようにも想像できます。 ＡＣアダプタを分解して，平滑コンデンサを取り去ってしまうことで問題解決できるかもしれません。（自己責任ですが・・・） 結果のみを急がずに，もう少し原因系も知ることも有効かもしれません。 ＡＣアダプターで点灯したときに，幾らも時間がたたないうちに「フィラメントが切れてしまった」のでしょうか？そのときは，電池で点灯したときより明るく輝いていたでしょうか？大して明るくなくなかったが，電池とＡＣアダプターの点灯を切り替えているといに切れたのでしょうか？電球が切れたのではなく，ＡＣアダプターが出力しなくなったのでしょうか。ＳＷ電源式のアダプターでは，保護回路がついていて，電球の突入電流で保護回路が働いて出力を停めてしまうことも考えられます。この場合は，しばらくコンセントからはずして再トライすれば，復活しているはずです。 電球の定格電圧：懐中電灯の電池２個用のものは２．５Ｖですね。しばらく思い起こしたことなかったのですが，昔の記憶を思い出しました。 この電球に３Ｖかければ，過電圧状態での点灯です。白熱電球の寿命は点灯電圧の１３乗に反比例するといわれていますから，２．５Ｖ定格に３Ｖを印加すれば寿命は１／１１程度に縮まります。豆電球の仕様（下記URL)を見ると，定格寿命は１０時間とあるので，３Ｖ点灯では１時間も保たないとしても当然のようです。実際に点灯時にかかっている電圧が３．４Ｖ程度とすると，１０分少々で切れてしまうことになります。 切れた原因は，突入電流ではなく，定常状態の過電圧が一番疑わしいと思います。直列に抵抗を入れて電圧を下げれば，もっと長時間保たせることができると思います。 http://saturn.tlt.co.jp/product/servlet/getpdf/2/00004529/TUFNMi41VjAuM0FHMTFFMTBL/MAM2.5V0.3AG11E10K_d.pdf
お礼
詳しい解説ありがとうございます。たいへん勉強になりました。 消灯時の抵抗が低いことも、びっくりしましたが、点灯時に１０倍以上になることのほうがびっくりです。点灯時に抵抗が上がることは、知っていましたが、これほどとは。今後、このような回路（と言う程のこともありませんが）を組むときは、電源の選択をふくめ、よく考えることにします。 ＞結果のみを急がずに，もう少し原因系も知ることも有効かもしれません。 ・ＡＣで点灯してから、少なくとも１０数分は、点いていたようです。 ・確かに、電池で点けたときよりは明るかったです。単に電池の出力が低いからだと思っていましたが、その時点で、電源の電圧を測定するべきでした。 ・ＡＣアダプターは、電池用の端子にハンダ付けした単純なもので、切り替え等の仕組みはありません。電球が切れた直後に測ったところ７Ｖ出力されていましたので、保護回路等は考えられません。また、電球自体の導通もありませんでしたので、断線は間違いないと思います。 ありがとうございます。 ＞白熱電球の寿命は点灯電圧の１３乗に反比例するといわれています そんなに影響あるんですね。勉強になりました。 今回は急ぎの工作だったので、あまり考えずに走ったのですが、たかが電源と電球の関係でも、結構奥深いと分かりました。次回の教訓にしたいと思います。
安定化回路の入っていないアダプターなら無負荷ではそのくらいの電圧が出ます 豆電球をつないだ瞬間にその電圧で切れてしまったのでしょうね 教科書通りというか、模範解答としては回答１ですね でも電気を食わせたりするのも手ですが、今の時代、折角のエネルギーを熱にして捨ててしまうのは勿体無いです 電球である必然性が無ければ回答１にあるようにLED化するのがよさそうな気がします （自分ならLEDにしちゃいます）
お礼
詳しい解説ありがとうございました。大変勉強になりました。 ＞安定化回路の入っていないアダプターなら無負荷ではそのくらいの電圧が＞出ます ＞豆電球をつないだ瞬間にその電圧で切れてしまったのでしょうね そうだったんですね！全く知りませんでした。今後ＡＣアダプターを使用する特には、参考にしたいと思います。 ＬＥＤ化は、実際に考えていたのですが、高出力のＬＥＤ式懐中電灯は、高価なことと、完全防水が必要なため、防水性を重視して、この懐中電灯を選択した次第です。次の機会には、きっとＬＥＤを採用すると思います。お思います。
お礼
詳しい解説ありがとうございました。大変勉強になりました。 ＞アダプターがスイッチング電源方式でなく 従来の トランス＋整流＋平＞滑 のみの ＡＣアダプターですと無負荷時の電圧が高いものがあります＞ね。 そうだったんですね！全く知りませんでした。今後ＡＣアダプターを使用する特には、参考にしたいと思います。 ＞別の考え方をすれば電球で悩むよりもＬＥＤ化したほうが良いような気も＞します ＬＥＤ化は、実際に考えていたのですが、高出力のＬＥＤ式懐中電灯は、高価なことと、完全防水が必要なため、防水性を重視して、この懐中電灯を選択した次第です。次の機会には、きっとＬＥＤを採用すると思います。お思います。