ヒーターのコントローラーについて

質問

ヒーターコントローラについての質問です。

たとえば、100W出力まで制御できるコントローラにヒーター線をつなぎます。

　・このヒーター線は、1Ω/mとすると、これを10m巻いて10Ω抵抗のものをAとします。
　 次に50m巻いて50Ω抵抗のものをBとします。

ABについてコントローラで１００W 出力とすると、

　 ABともに１００W発熱する。----->でよいでしょうか。
電流はAのほうがよく流れるような気がしますが、ともに１００Wで制御するのでどちらも発熱量は同じになると思います。

しかし、それでは短く巻く、長く巻くの意味がないような気がします。ABの違いはどこに現れますか？

また、上の場合、どちらが熱による断線がおきやすいでしょうか。

回答No.6

FT56F001

コントローラで使える電気的な条件がみたされるなら，どちらのヒータも総発熱量は違わない，
しかし発熱密度の違いによりヒータ線の温度は違う，のがもっとも大きな違いでしょう。
ヒータから出た熱を，赤外線輻射で伝えたいのか，
空気の対流あるいは固体間の熱伝導で伝えたいのか，
つまりは，暖めたい対象物をどういう条件で何度くらいにしたいのか，
によるかと思います。

回答No.5

lumiheart

>そうすると発熱量は同じで特に違いは見られないということですか？

ワット密度
http://www.nippon-heater.co.jp/material/efficiency/efficiency.html
ヒータの計算式
http://www.nippon-heater.co.jp/material/calculation/calculation.html
ヒーターの表面温度とワット密度の関係
http://www.nippon-heater.co.jp/material/surfacecolor/surfacecolor.html
ワット密度による違いが一目瞭然の写真があります

分かりやすい家電製品に当てはめれば
１ｋｗのハロゲンストーブと
１ｋｗのホットカーペット
の違い
総発熱量はどちらも１ｋｗ
ただ発熱する面積が違うだけ

>たとえ抵抗線が１００Ωだろうが10Ωだろうがヒータコントローラは１００W 出すように努力するはずで、
>電圧と電流を自分で加減しているのではないでしょうか？
工業用の高級品はその考え方の通りです
「定電流制御式」と呼びます
電流フィードバックするので抵抗値に左右されません

安価なコントローラは電圧制御だけで電流フィードバックは無い
（オープンループ）
家電品のヒータコントローラは概ねこちら
工業用ではあっても安価なオープンループ式が多い
電流フィードバック付きは高価なのでそれなりの
特殊な制御にしか使われない

極端な例としてスポット溶接機（抵抗溶接機）が当てはまりますね
ほんの１ｍｍ＾３程度の体積を１０００℃以上にまで過熱する
ミリセカンド単位ですが
http://www.dwms.co.jp/teiko_guide.html
これもやはり安価なのはオープンループ式
高級品は電流フィードバック付き

回答No.4

FT56F001

>そうすると発熱量は同じで特に違いは見られないということですか？
コントローラで100W出力になるように調整するなら，発熱量は同じでしょう。
細かく言えば，コントローラ・ヒータ間のケーブルでの損失の差分だけ，
ヒータBの方が発熱が多いかもしれませんが，有意差にならないでしょう。

「既存のコントローラがあり，それにつなぐヒータを作る」話なら，
#2さんの回答のようにコントローラが出せる電圧・電流範囲をよく確認する必要があります。

補足

では、この抵抗のABの使い分けはどうなりますか？
どちらも変わらないなら抵抗線の意味はどうなりますか？

回答No.3

FT56F001

電源の電圧電流は自由に選んでよい，ヒータ線は同じ線種だが長さが違う，
という条件で，

ヒータA　10Ω，31.6V，3.16A，100W，ヒータ線10m
ヒータB　50Ω，70.7V，1.41A，100W，ヒータ線50m

を比べたいということでしょうか。

ヒータBの方が，ヒータ線電流が小さく，単位長あたりの発熱密度が小さいので，
ヒータ線は長持ちするでしょう。
ただし，たくさんヒータ線を巻く分，ヒータBの方が体積や質量は大きくなります。

補足

そうすると発熱量は同じで特に違いは見られないということですか？
（耐久性や体積質量の件は別にして）

回答No.2

fujiyama32

機器を選定するには正しい手順が検討することが必要です。

最初に100Wまで制御できるコントローラは何V用のコントローラ
なのかを調べる必要があります。

仮に単相100Vの回路に使用するコントローラとしますと、このコン
トローラは単相100Vで発熱量が100Wまでのヒータに使用できると
判断します。

次にこのヒータの抵抗値を計算したい場合、
発熱量P(W)は次の式で示すことができます。
発熱量P(W)＝[定格電圧E(V)]^2÷抵抗値R(Ω)

この式から次の式が得られます。
抵抗値R(Ω)＝[定格電圧E(V)]×[定格電圧E(V)]÷発熱量P(W)
抵抗値R(Ω)＝[100(V)]^2÷100(W)
抵抗値R(Ω)＝100(Ω)

単相100Vの回路に使用する100(W)用コントローラは
抵抗値が100(Ω)をヒータを用意する必要があります。

100Wまで制御できるからと言って、抵抗値が10(Ω)のヒータを使用
しますと、調整するボリュームの位置が最大値の位置で電源を入れ
ますと(電源電圧が100(V)の場合とします。)

発熱量P(W)＝[定格電圧E(V)]×[定格電圧E(V)]÷抵抗値R(Ω)
の式から

発熱量P(W)＝[100(V)]^2÷10(Ω)＝1000(W)
となります。

電源ONと同時に過大な電流が流れ、コントローラが焼損・パンク
することになります。

また、ボリュームを絞った状態で電源をいれても、ボリュームをほん
少し上げたら、100(W)を越えてしまう状態になると予想されます。

以上の通り"何Vで何W用のコントローラなのか"を調べる必要があり
ます。
このコントローラの仕様により適用するヒータの定格電圧(V)と定格
容量(W)を選定します。
ヒータの抵抗値を計算した場合は、前述の計算式により定格電圧(V)
と定格容量(W)からヒータの抵抗値を計算します。

もし、ヒータの抵抗値を先に決定したい場合は、適用する電源電圧
より、前述の計算式から発熱量が計算できます。
加えて、この発熱容量以上のコントローラを選定します。

補足

たとえばヒータ出力が自動調整の場合（実際にみたものは自動調整でした。）

たとえ抵抗線が１００Ωだろうが10Ωだろうがヒータコントローラは１００W 出すように努力するはずで、電圧と電流を自分で加減しているのではないでしょうか？

100オームの場合は 100 V　1 A　　　10Ωの場合は　10√10 V　　√10 A　となりませんか？

回答No.1

TinyPine

100W出力まで制御できるコントローラとしか書かれていないので、電圧が変えられるものと解釈しました。

10オームの抵抗を付けて、100Wにするには　W=I**R = 100 = 10 * 10 = ルート10 * ルート10 * 10 で電流はルート10(A)= 3.16(A)
電圧はE=IRですからE=3.16 * 10 (V) = 31.6(V)

50オームの抵抗を付けて、100Wにするには　W=I**R = 100 = 2 * 50 = ルート2 * ルート2 * 50 で電流はルート2(A)=1.41(A)
電圧はE=IRですからE=1.41　* 50 (V)=70.5(V)

両方とも100W出ますね。

補足

それはわかっているんですが・・・。

両方とも１００Wでるとして、ちがいはどこにあるのでしょうか？
効率でしょうか、耐電力でしょうか？