アプリケーションを設計し、最大負荷要件を満たすか超えるためにどの電気機械スイッチを使用できるかを検討する場合、交流と直流の両方の記載されている電圧と電気定格について疑問に思うかもしれません。あるいは、AC 電圧を DC 電圧に変換する必要に迫られるかもしれません。
スイッチは回路内の電気接続を開いたり切ったりするのに使用されますが、AC回路とDC回路の電流容量は常に異なります。これはスイッチのAC定格とDC定格に表れています。E-Switchのスイッチの例を以下に示します。 RB3シリーズロッカースイッチ接点定格はスイッチ本体に印字されているほか、データシートの該当箇所も併せて記載します。
AC を DC に変換する方法に取り組む前に、基本を説明しましょう。
DC 対 AC: 直流対交流
直流とは何ですか? 直流とは、一定の電流が流れることを意味します。すべてのバッテリーは直流を利用します。回路に接続すると、電源の場所に一定の電圧がかかり、電流が一定になります。
交流電流とは何でしょうか? これは電流が前後に動くことです。すべての壁コンセントは交流電流を利用しています。米国では、壁コンセントでのこの前後の動きは 60 秒間に 60 回 (60 ヘルツまたは XNUMX Hz) 発生します。
要約すると、AC は大きさと方向が変化するのに対し、DC は安定した流れを維持します。したがって、まずスイッチが AC 回路で使用されているのか DC 回路で使用されているのかを判断する必要があります。AC 回路が壊れると、アークはすぐに消えます。しかし、DC 回路が壊れると、アークが消えるまでにかなり長い時間がかかります。これにより、過熱やスイッチの早期故障につながる可能性があります。
もう一つの重要な要素は、 抵抗負荷または誘導負荷の切り替え抵抗負荷がオンになると、電流は瞬時に上昇し、それ以上上昇することなく定常値に達します。一方、誘導負荷は、定常値に達する前にオンになると大量の電流を流します。これにより過度の電圧が発生するため、スイッチ定格が回路の要件を満たしているか、それを上回っていることを確認する必要があります。
電子機器のスイッチのほとんどは、仕様内または仕様以下であれば、すぐに「パチン」と切れてしまうため、AC または DC で問題なく動作しますが、電圧や電流が高くなると問題が発生します。たとえば、家庭用配線用のスイッチは、自動車や太陽光発電の住宅用バッテリーなどの高電流 DC スイッチング アプリケーションには適していません。
次に、AC 電圧を DC 電圧に変換する方法を見てみましょう。以下の最初の 2 つの方法では、変換の正確な答えは得られませんが、大まかな考え方は得られるということを覚えておいてください。
#1. AC電圧をDC電圧に変換する方法（公式）
スイッチの DC 電圧 (VDC) 定格は、同じ電流 (アンペア) 定格の AC 電圧 (VAC) 定格よりも常に低くなります。たとえば、20VAC で 125 アンペア、または 10VAC で 250 アンペアの定格のスイッチの場合、通常、1VDC での電流定格は 125 アンペア未満になります。
AC 電源の DC 電圧を求める場合は、VAC/√(2) という式を使用します。AC 電圧を 2 の平方根で割ると DC 電圧が求められます。AC 電源は交流の波で電圧を送るため、DC 電圧は変換すると低くなります。VAC/√(2) という式を書き、VAC を AC 電圧に置き換えます。最も正確な答えが必要な場合は、計算機を使用して方程式を解きます。たとえば、AC 電源が 120 V の場合、DC 信号では式は 120/√(2) = 84.85 V になります。141 VAC の白熱電球がある場合、式は 100 VDC でも同じ明るさで光ることを示しています。141/√(2) = 100。
この方程式により、DC 要件の把握から必要な AC の計算まで逆算できます。実際の DC 出力は最終的な計算値よりも低くなることに注意してください。計算した DC 電圧は単に「理論上の電圧」です。電流はデバイスに接続されると電圧降下するため、計算した全量にはなりません。100 パーセントの効率が維持されるのは、仮想的な変換だけです。
#2. AC電圧をDC電圧に変換する方法（要因）
| 定格電圧 | 抵抗負荷 掛け算: |
誘導性負荷 掛け算: |
| 125VAC | 1 | 0.66 |
| 250VAC | 0.66 | 0.33 |
| 12VDC | 1.25 | 1 |
| 30VDC | 1 | 0.5 |
| 48VDC | 0.33 | 0.25 |
| 125VDC | 0.05 | 0.03 |
例: 6 VAC で 125A 定格のスイッチがあり、48 VDC での使用をチェックする場合: 6 VDC で 0.33A x 2 = 48A。
繰り返しますが、これは数学的な再評価であり、テストされたデータではありません。スイッチは、使用を意図したアプリケーションでテストする必要があります。
交流電圧を直流電圧に変換するには？ビデオ解説
#3. AC 電圧を DC 電圧に変換する方法 (物理的に)
いくつかの手順に従い、整流器を使用することで、AC 電力を DC 電力に変換できます。交流電流を直流電流に変換する最も簡単で効果的な方法は、整流器と呼ばれる回路コンポーネントを使用することです。整流器は通常、ダイオードで構成されており、電流が一方向にのみ流れるようにします。
まず、適切な整流器を選択する必要があります。半波整流器は低出力アプリケーションに適していますが、全波整流器の方が効率が高く、高出力アプリケーションに適しています。次に、回路図を参照して、整流器の入力端子を AC 電源に接続し、出力端子を DC 電源を必要とする負荷に接続する必要があります。
次に、整流器を AC 電源に接続し、負荷を整流器の出力に接続してから、マルチメータを使用して出力電圧を測定します。電圧は、整流器で指定された目的の DC 出力電圧と一致する必要があります。
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