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「アナデバ社(ADI社)のWeb記事『StudentZone』を初回からすべて読む」ですが、なかなか根気が続きません。自分でハードル上げると続きませぬ。ご存じの通り、いままでも「ずる」はしてきましたが、続けることに意義がある?ともかく完走目標、という「方針」をたてました。いいのかそれで。今回は2018年9月号。
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さて、アイキャッチ画像をご覧いただけばお分かりのように、今回も正弦波、交流が主役の実験であります。アナデバ社の2018年9月の記事(日本語版)へのリンクは以下に。
「ADALM1000」で、SMUの基本を学ぶトピック9:交流回路の電力と力率
これを読ませていただいて、アナデバ社のアナログ学習用お手軽(お求めやすい)ツール ADALM1000(M1K)で実験、実習をやってみるというわけです。細かい話ですが、上記記事に珍しくタイポ2か所見つけました。第1の該当箇所を引用させていただきましょう。
抵抗:47mH(1個)
抵抗の単位はH(ヘンリー)ではありませんな。ここは「コイル」でしょうね。中の人も疲れているのか? もう一か所ありました。引用させていただきます。
続いて、チャンネルAで印加する信号の周波数を250kHzから500Hzに変更し、
ここ「250kHz」ではなく「250Hz」ではないかと思います。ほんと細かい話ですみません。
例によって末尾の課題のお答え記事へのリンクは以下に。
September StudentZone Quiz Solution
解答といえば、解答ですが、素っ気ないデス。いつもの通り。
さて、今回は、有効電力[W]、皮相電力[VA]、無効電力[Var]を求め、力率を計算し、といった感じです。ご指定のR、L、Cを組み合わせて回路を作っては正弦波で駆動し、各部の電圧と電流を測定することの繰り返し。
ご指定のとおりに頭を使わずオペレーションを行って「お茶を濁そう」などと考えておりましたら、いけません。
ご指定の値のコイル無いじゃん。
ご指定は47mHのコイルなのですが、手元のADALP2000 アナログ部品キットには47mHありません(前回も書きました。)それ以外、手元にコイルの在庫など無い(お手製の空芯巻き線はあることはありますが)です。前回につづき10mHで代用っと。でも、そんなことは中の人はお見通しです。また引用させていただきます。
部品のリアクタンス(XCまたはXL)を変更した場合、同時に周波数も変更することで対処できます。
さらっと書いてあるけれども、変更したらね、どのくらいの周波数で駆動したら「雰囲気」でるか自分で計算しろ(表計算ソフト?)、ってことだよね。そんなことでも気力の衰えた年寄りには心が重いです。そこで、いつものスマホアプリ
Electrodoc Pro
を取り出しました。計算機タブの中に多数ある「計算機」の中からまずは、
リアクタンス/レゾナンス計算機
にて、使える部品の定数のリアクタンスなど計算します。計算しているうちにちょうど500Hzだと、Xc≒Xl になることに気づきました。ラッキー?
このツールは、大体においてどの「計算機」でも3個の数値組であれば、2個を入力すれば残りの1個を計算してくれます。
次は電力計算機だ!
後で実際の波形のキャプチャをご覧いただきますが、M1Kのオシロスコープ画面で、全体および抵抗での電圧、電流等をRMS表示可能です。MATH機能つかえば電力のうち、有効電力、皮相電力2つを計算可能。それらを入力すれば、残りの項目(力率、位相、無効電力)は計算可能っと。こんな感じ。
RC回路(250Hz)
さて、最初はRC回路、緑のCA-Vが、全体にかかっている電圧、水色が電流、オレンジがRの両端の電圧(スケールの関係で電流とほぼ一致してみえる)、そして紫が全体からR分を引いた差でコンデンサにかかる電圧。下の方にRMS値が表示されるようにしたので、これ入力すればOK(全然勉強になってないけど。)
RL回路(1.25kHz)
つづいてRL回路です。上でCだった部分をLに替えただけ。ただしちょうどいいLが無いのでご指定より小さ目のLでやっているのは先ほど書いたとおり。そこで周波数は5倍にしてみました。なお、抵抗は47Ω指定ですが、コイル自体に抵抗成分が30Ω近くもあり、それを含めて「抵抗」として計算しないとなりません。
RLC回路(250Hz)
さて、RLCすべてを直列にしたものがこちら。250Hzの場合、位相がかなりずれているので、力率も良くないと知れます。
RLC回路(500Hz)
同じ定数の回路で周波数を500Hzにしたものがこちら。先ほどの計算で、うまい塩梅でXCとXLが近い値になることが分かっているケース。力率かなり向上。本当は、良くない力率を向上させるために追加のCの値を計算して挿入したりするのだけれど、気力なくこれにてパス。いい加減だな。
「専用計算機」のお陰で、なんとかなったか?あまり勉強になってないわい。