一番効率の良い、実験用電源装置

質問

一番効率の良い、実験用電源装置
とりあえず、家庭用100V15A50Hzを入力とし、出力電圧を1V～32V可変とし、出力電力を500Wと出来る電源を探しております。また、電圧の可変範囲と出力電力は大きい方が良いです。
どのようなタイプの電源装置が良いでしょうか
また、その装置を自作したいのですが、情報源はどこから取って来たらよいでしょうか
よろしくお願いいたします。

回答No.5

tanpopotanpopo · ベストアンサー

半導体のスイッチですか・・・？
半導体は絶対に電圧が残ります。スイッチングＦＥＴなど、一部の素子はかなり優秀ですが。

お金より時間でしょう。これまでの質問を見ると、半導体と言うか、電気全般の勉強が必要と思います。
それを身に付けるのに、今の状態からですと数年かかりますよ。
ちなみに、お金は（私なら）市販のスイッチング電源を組み合わせて作るので、３万円くらいでしょうか。

＊今までの質問を見て思ったんですが、ここでこのような質問をしても何も進みませんよ。国語や社会と違って、算数や理科は積み重ねです。漢字の読み書きを飛ばして文法を勉強することは出来ますが、掛け算割り算を知らずに分数は出来ません。
今の質問者さんの場合は、自作をあきらめて、市販品を購入するしか手はないと思います。

お礼

回答ありがとうございます。

学習する気力はありますので、学生生活に支障が無い範囲でがんばって調べてみます。

買うのはできるだけ避けたいですね。

ちょっと調べてみます。

回答No.4

tanpopotanpopo

>その波の途中を切り落として降圧しています。
では、完全な正弦波ではなくなってしまうのですか？
＊そうです。

>冷蔵庫や洗濯機、エアコンなどの大型モーターは無理です。
>トライアックで扇風機は回せませんから
電圧(電力)によって制御されてるなどがあるのですか？
＊そうです。

>１秒間で１Ａ流れると１Ｆです。お持ちのコンデンサで１Ａ流すと・・・あっという間に空っぽになります。
それでも、50Hzの正弦波を全波整流した後の40Aの平滑用としては十分な容量ですよね？
＊そうです。

>電源としては小さな抵抗を入れる位でしょうか？
コンデンサの突入電流を制限したいだけですし、使える電流量が減ったりするのがいやなのですが、ほかに方法はありませんか？
＊あります。一番簡単なのは、電源を入れた後、他のＳＷでその抵抗をショートする事です。

>ＡＣ電源の実効値とは、無負荷で約１．４倍（ＡＣ１００Ｖ入力ならＤＣ１４０Ｖくらい）です。
それって、最大値じゃありませんでしたっけ？
＊（笑）そうでした。平滑後の電圧は、ほぼ最大値になります。コンデンサに充電した最大電圧です。でも、使えば減ります。

>最初の質問から離れていきます。
>まず、ＡＣが欲しいのかＤＣが欲しいのか、補足してください。
DCです。
＊希望の条件で、安定したＤＣ電源となると、スイッチング電源しかないですね。効率は９０％以上です。自作はお金と暇があれば可能です。情報源は専門書がありますのでそれを読んでください。→http://www.amazon.co.jp/%E3%82%B9%E3%82%A4%E3%83%83%E3%83%81%E3%83%B3%E3%82%B0%E9%9B%BB%E6%BA%90%E8%A8%AD%E8%A8%88%E5%85%A5%E9%96%80-%E4%BD%90%E8%97%A4-%E5%AE%88%E7%94%B7/dp/4526042528/ref=sr_1_1?ie=UTF8&s=books&qid=1284907173&sr=1-1

お礼

たびたびの回答ありがとうございます
>>コンデンサの突入電流を制限したいだけですし、使える電流量が減ったりするのがいやなのですが、ほかに方法はありませんか？
>あります。一番簡単なのは、電源を入れた後、他のＳＷでその抵抗をショートする事です。
その二つをつないだものとほぼ同じ働きをするのがパワーサーミスタ。という認識でよろしいですか？
また、サイリスタを使った場合の方が損失が少なくなりますか？

>希望の条件で、安定したＤＣ電源となると、スイッチング電源しかないですね。効率は９０％以上です。自作はお金と暇があれば可能です。情報源は専門書がありますのでそれを読んでください。
図書館で「スイッチング電源　設計の勘どころ」という本を借りてきました。指定いただいた書籍はおいてないので、購入しようと思います。（リクエストしてもいいのですが）
お金に関してですが、やっぱり高出力（1200Ｗなど）となると、1万円は下らないですか？

よろしくお願いいたします。

回答No.3

tanpopotanpopo

No.２です。

１．トライアックの降圧の仕組みはどうなっているのか
・交流は時間と共に電圧と極性が変わります。波のように寄せては返しています。
　その波の途中を切り落として降圧しています。

２．トライアックにて周波数が変化することはあるのか
・全くありません。元の波の途中を切り落としているだけだからです。

３．40Aあれば、普通の電気工作や、ペルチェ素子を使う程度の工作は何でも動くのか
・電流容量としては家電製品の殆どは動作すると思いますよ。冷蔵庫や洗濯機、エアコンなどの大型モーターは無理です。
ただし、容量の目安として書いただけで、トライアックで扇風機は回せませんから。

４．aμFはxアンペアyボルトで使った場合、どれぐらいの時間使えるのか
・Q=CVより計算できます。１秒間で１Ａ流れると１Ｆです。お持ちのコンデンサで１Ａ流すと・・・あっという間に空っぽになります。

５．突入（に限らず、過大）電流を防ぐ回路はどう組めばよいのか
・突入と過大は分けて考えないといけません。突入は切れないように、過大はすぐ遮断しなければいけないからです。
　突入を防ぐには、電源ではなく負荷の回路によります。電源としては小さな抵抗を入れる位でしょうか？
　過大はヒューズを入れて遮断するのが簡単で確実です。

６．安定化した後に出てくるのは、交流の実効値とどの程度違う電圧なのか
・コンデンサで平滑しただけですよね？それは安定化とは言いません。リップルが重層されているからです。
　ＡＣ電源の実効値とは、無負荷で約１．４倍（ＡＣ１００Ｖ入力ならＤＣ１４０Ｖくらい）です。
　負荷が大きくなるとリップルが大きくなり、その分電圧が下がります。

※このような疑問を持つのは良いことだと思いますが、最初の質問から離れていきます。
　★まず、ＡＣが欲しいのかＤＣが欲しいのか、補足してください。ＡＣとＤＣはまったく別の電源です。
　それと主題の効率ですが、ＡＣならスライダックが一番です。多分９５％以上です。
　ＤＣならスイッチング電源で、低くても８０％くらいはいけます。

お礼

回答ありがとうございます。
>その波の途中を切り落として降圧しています。
では、完全な正弦波ではなくなってしまうのですか？
>冷蔵庫や洗濯機、エアコンなどの大型モーターは無理です。
>トライアックで扇風機は回せませんから
電圧(電力)によって制御されてるなどがあるのですか？
>１秒間で１Ａ流れると１Ｆです。お持ちのコンデンサで１Ａ流すと・・・あっという間に空っぽになります。
それでも、50Hzの正弦波を全波整流した後の40Aの平滑用としては十分な容量ですよね？
>電源としては小さな抵抗を入れる位でしょうか？
コンデンサの突入電流を制限したいだけですし、使える電流量が減ったりするのがいやなのですが、ほかに方法はありませんか？
>ＡＣ電源の実効値とは、無負荷で約１．４倍（ＡＣ１００Ｖ入力ならＤＣ１４０Ｖくらい）です。
それって、最大値じゃありませんでしたっけ？
>最初の質問から離れていきます。
>まず、ＡＣが欲しいのかＤＣが欲しいのか、補足してください。
DCです。
よろしくお願いいたします。

回答No.2

tanpopotanpopo

出力はＤＣですか？ＡＣですか？（それにより全く違ってきます）

ＡＣならばスライダックを使えば簡単です。
元々、商用電力がＡＣに決まったのも昇圧、降圧が簡単に出来るからです。（ちなみにエジソンはＤＣ派だったそうです)

ＤＣならば、問題は出力電圧の最低が１Ｖだと言うところです。
ＡＣからＤＣを作る方法ですが、大まかに降圧・整流・平滑・安定化となります。この安定化の部分で適当な素子がないからです。
（一番簡単な半導体＝ダイオードのＯＮ電圧でさえ０．６Ｖ以上ですから）
ただし、皆無ではありません。数十万円と高額ですが市販されています。

参考URL：

http://www.kikusui.co.jp/top_j.html

お礼

http://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-00818/
もともと、DCの予定だったのですが、ひとつ案を思いつきました。
上記のトライアック万能調光器セットを降圧回路として使い。整流はKBPC5010（http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-02866/）を使い、平滑には現在家庭にある200V2200μFのものをいくつか並列につなげばいいですね。
ただ、問題は安定化回路です。ここに使う中で、一番効率がいいのはどのような回路なのでしょうか
わかりましたら教えてください。
また、コンデンサは200V2200μFが18個あります。これで、安定化に近いことができるのなら、そうしてもいいと思っています。合計39600μF・・・
あと、この回路を組む際に幾点か気になることがあります。
１．トライアックの降圧の仕組みはどうなっているのか
２．トライアックにて周波数が変化することはあるのか
３．40Aあれば、普通の電気工作や、ペルチェ素子を使う程度の工作は何でも動くのか
４．aμFはxアンペアyボルトで使った場合、どれぐらいの時間使えるのか
５．突入（に限らず、過大）電流を防ぐ回路はどう組めばよいのか
６．安定化した後に出てくるのは、交流の実効値とどの程度違う電圧なのか
よろしくお願いいたします。

回答No.1

kazuof23

一般的に販売されているスライダック変圧器を使えませんか、500Wで1Vだと500Aの電流ですがこれは無理でしょう、10V×50Aが良いところでは。

入力：AC100V
出力：0～130V
容量：5kVA（MAX 50A、連続使用 38.4A）
価格：80,850円

http://www.e-kasuga.net/bunlist.asp?sid=77

お礼

回答ありがとうございます
80,000円ですか・・・
さすがに手がつけにくい額ですね
別の方法を検討したいと思います