電子工作で分からないことを教えてください

質問

このページを参考にしつつ色々調べているのですが
http://plusd.itmedia.co.jp/pcupdate/articles/0408/18/news002.html
----------
（抜粋）
12ボルトの電源を半固定抵抗器の両端に接続して、第三の端子とGNDにファンを置けばファンコン……というのはダメで、ファンが電流をほとんど流さなければよいが、実際にはそういうことはなく、ファンにはしっかり電流が流れるので意味がない。

　ではファンと可変抵抗を直列に取り付けて抵抗値を変えれば……というのもダメだ。これは抵抗器でも言える話だが、可変抵抗器は一般に電力を通せるものではない。第1回のときに買ってきた抵抗袋には1/6ワット（または1/4ワット）と書いてあると思うが、これはこの抵抗で消費できる電力はこれまでですよという内容だ。
----------

市販品で直列に100Ω程度の抵抗を挟んだファン用電源ケーブルも売っていますし、半固定抵抗も抵抗には変わりないと思うのですが、定格電力を満たした半固定抵抗があったとしてそれを挟んでもダメなんでしょうか？

> ファンが電流をほとんど流さなければよいが、実際にはそういうことはなく、ファンにはしっかり電流が流れるので意味がない。

というのもよく理解できず、抵抗を通すのだから電流も減るのでは？

> ではファンと可変抵抗を直列に取り付けて抵抗値を変えれば……というのもダメだ。これは抵抗器でも言える話だが、可変抵抗器は一般に電力を通せるものではない。

と書いてあるのですが、検索すると実際にやっている人が結構います。
定格電力を満たしていない可変抵抗ではできないよってことなんでしょうか。

「これは抵抗器でも言える話だが、可変抵抗器は一般に電力を通せるものではない。」という説明も理解できないんです・・・。電力を通せるものって・・・？

どなたかご教授ください。

回答No.3

Pesuko

まあ、表記の方法をやるのなら、大電力型の巻線可変抵抗器を使います。

こんな巨大なものを使うほどではないと思うけど
イメージのために
http://www.jrm.co.jp/japanese/products/pdf_products/vari_resis/hga.pdf

一般的には３Ｗぐらい？
http://www.jrm.co.jp/japanese/products/pdf_products/vari_resis/wa.pdf

落とした電圧分は抵抗の中で熱に変換されます。

回答No.2

inara

ANo.1です。
ANo.1 の説明で、可変抵抗の抵抗値が不適切でした。電源電圧が 12V のとき、500Ω に流れる電流が 0.1A ということはありえません。
【誤】　R = 500Ω のとき、I = 0.1A だったとすれば、発熱量は 5W にもなります
【正】　R = 50Ω のとき、I = 0.1A だったとすれば、発熱量は 0.5W にもなります

資料 [1] にLM317を使った可変可変電圧電源キット（\450）を紹介しますが、電子工作がめんどくさい場合は、以下のように、固定抵抗とスイッチを使って、静音モードと通常モードを切り替えるようにするというのはどうでしょうか。

　　　　　　　　通常モード　　 ┏┓
　12V ─○→○────┬┨┃ファン
　　　　　　　　 ○ ─ 抵抗 ┘┃┃
　　　　　　　　静音モード　　 ┗┛

抵抗値をどれくらいにすればいいかはファンの仕様によって違うので実験してみるしかないと思いますが、定格電力0.25Wの普通の抵抗（φ3mm、長さ8mm程度のもの）を並列接続すれば、以下のように、定格電力を大きくすることができるし抵抗値も変えられますので、100Ωくらいの抵抗が何本かあれば適切な抵抗値を作れると思います。
　　（１）　100Ωの抵抗を２本並列接続　→　50Ω、定格電力0.5W
　　（２）　100Ωの抵抗を４本並列接続　→　25Ω、定格電力1W
　　（３）　（１）を２つ直列接続　→　100Ω、定格電力1W
　　（４）　（１）～（３）の抵抗を組み合わせて、150Ω、125Ω、75Ωなどを作る

[1]　LM317を使った可変電圧電源キット　http://akizukidenshi.com/catalog/items2.php?q=%22K-00097%22&s=popularity&p=1&r=1&page=40&cl=1
[2] 上のキットの説明書　http://www.aki-den.jp/kit_manual/%93d%8c%b9%8a%d6%8cW/I02_317%89%c2%95%cf.pdf

回答No.1

inara

Juno009 さんは他で同じ質問をされていますが納得できなかったのでしょう。

>銅線にボリューム抵抗を挟んでファンの回転数を落としている人がいるのですが、この方法は回路として問題ないのでしょうか？

直接ボリュームを使ってファンの回転数を変える方法は以下の問題があります。
　（１） 発熱によってボリュームが劣化しやすい
　（２） 回転数を頻繁に変えるとボリュームの摺動（こすれながら動く）接点が劣化しやすい
この方法は以下のような結線になるかと思います。
　　　　　　　　　　┌─┐　　　　　ファン
　　　　　　　　 ┏┷┓│ Power┏┓
　 +12V ──┨○┠┴───┨┃
　　　　　　　 A┗━┛B　　　 　 ┃┃
　Sense ─────────┨┃
　　GND ─────────┨┃
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　┗┛
ボリュームは抵抗体ですので、電流を流すと発熱します。ボリュームを回すとA-B間の抵抗が変わりますが（1kΩ のボリュームなら 0Ω ～ 1kΩ の範囲）、A-B間の抵抗値を R [Ω] としたとき、ボリュームの消費電力（発熱量）は R*I*I [W] となります。I [A] はボリュームに流れる電流（ファンに流れる電流）です。R = 500Ω のとき、I = 0.1A だったとすれば、発熱量は 5W にもなります。ボリュームの定格電力がこれより充分大きくないとボリュームが異常に熱くなったり、場合によっては発火します。定格電力が 5W というボリュームはかなり大きなもので、参考URLにあるものは定格電力が 0.1W という小さいものです。しかもこのタイプのボリュームは抵抗値を頻繁に変える目的のものでなく、半固定抵抗といって、接点の回転寿命は15回しか保障されていません。つまり一旦抵抗値を調整したらそれ以降は動かさないという調整目的のボリュームです。

一方、固定抵抗は接点がないので（２）の心配はありませんが、同じ抵抗体なので（１）は当てはまり、抵抗器の定格電力を超えて使うと寿命が著しく短くなったり、発火したりします（電力を通せるものではないというのはこの意味です）。固定抵抗には定格電力の大きなセメント抵抗というのがあります [2]。これをいくつか使って、スイッチで抵抗値を切り替えるという方法で回転数を調整する方法も考えられますが、この方法だと回転数を連続的には変えられないですし、スイッチの接点寿命も全く無視はできません。

やはり [3] にあるような、可変電圧レギュレータを使う方法が良いと思います。当然ながら、LM317も発熱するのでヒートシンクは必要ですが。電圧を変える部分に使われているボリュームにはほとんど電流が流れないのでボリュームの劣化は少ないです（ただし、この部分は半固定抵抗でなく、[4] のような可変抵抗を使ってください）。

[1] 半固定抵抗の仕様（定格・性能のところ）http://www.sengoku.co.jp/modules/sgk_cart/images/org/sf6.pdf
[2]　セメント抵抗　http://www.sengoku.co.jp/modules/sgk_cart/search.php?toku=%C4%F1%B9%B3&cond8=or&dai=%A4%BB%A4%E1%A4%F3%A4%C8&chu=&syo=&cond9=&k3=&list=4&pflg=n&multi=&code=
[3]　LM317を使った可変電圧源　http://plusd.itmedia.co.jp/pcupdate/articles/0408/18/news002_3.html
[4]　可変抵抗　http://www.sengoku.co.jp/modules/sgk_cart/search.php?toku=%C4%F1%B9%B3%B2%C4%CA%D1&cond8=and&dai=A%A4%AB-%A4%D6&chu=%A6%D517&syo=&cond9=&k3=&list=4&pflg=n&multi=&code=

お礼

回答ありがとうございます。

大変参考になりました。
以前の質問はあれで完結していてお礼の中に続きの質問をしたのですが、回答がもらえそうにないので新たに投稿した次第です。