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キャパシタの耐圧について
#1
Question 
おはようございます。

外国型HO車両に搭載されているキャパシタの耐圧についての質問で、どこにスレッド立てたらよいか迷いましたが一旦電子工作に立てさせていただきます。

昨日、Rocoのヴェクトロン(2線式DCC版)をバラした所、モーター上のメイン基板に「トマランコンデンサ」らしきキャパシタが搭載されていたのですが、耐圧が16Vの電解キャパシタでした。
yaasanなどのブログ等を拝見した限り、キャパシタの耐圧は線路電圧の倍(以上)が望ましいとの認識なので、正直16Vは線路電圧を超えることはほぼ無いとは思われますが余裕も無いので、耐圧25V(か、それ以上)のキャパシタに交換する事を検討しております。

その際、(物理的な問題以外に)何か懸念点などはありますでしょうか。静電容量が同じで耐圧のみ上位のキャパシタに変えるのは、railjetのコントロールカーには耐圧25Vのキャパシタが搭載されていたり、Br182には耐圧35Vのキャパシタが搭載されていたりするので、問題は無いのかな、と思っていますが。。。
夏蜜柑(なつみかん)
個人HP→蜜柑箱
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#2
そのコンデンサがどのメーカーか分かりませんが、コンデンサの劣化としては
電圧は効いてきます。ただし、うちのフライシュマンのED69も同じく16Vでしたが、最初から入っていたのであればそのままでも良いと思います。
ただし、絶対に16Vよりも大きな電圧は掛けないで下さい。出来れば15V以下で使うことをお勧めします。守れないのであれば交換するしかありません。

また、同じ容量で耐圧が大きいものはサイズも大きくなります。よって小さい容量を入れることになり効果は薄まります。

電気的には耐圧を上げるのは安全サイドで特に懸念事項はありません。

私が電圧を倍取るのは過剰設計に近いものがありますが、それは私の普段の仕事が重要設備向けだからです。正直、鉄道模型には過剰かと思います。
この解釈は人それぞれかと思います。
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#3
yaasanさん、ご回答ありがとうございます。

今の所は線路電圧12Vの環境なので問題無いのですが、他の線路電圧15Vなどの環境(z21等)ではギリギリなのかなと気になった次第で。メーカーはまだ見ていませんが、フィルムの色からニチコンやルビコンではなさそうです。

搭載スペースのサイズという物理的な問題があるので、静電容量を下げずに換装出来るようであれば検討します。
※線路電圧の倍、は過剰なのかもしれませんが、製品の耐圧の刻みが偶然それくらい(25V・35V・50V・・・)になりますね!
夏蜜柑(なつみかん)
個人HP→蜜柑箱
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#4
貴重な情報ありがとうございます。
機関車にのっているコンデンサの耐圧ってそんなに低いんですね。考えてもみませんでした。

各社コマンドステーションですが購入時はRocoのZ21は19V固定、ESUのECoSも15-21V(つまみで可変)、Märklin Mobile Station 2が18-19V固定となってます。
Rocoは自社でも電圧高めなのであまり事故がないのかもしれませんね。
私のレイアウトではすべて基本16Vで統一していますがMobile Station 2接続時だけ高めになってます。
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#5
コンデンサのメーカーの複数のエンジニアと情報交換した経験があり、過去20年の実データも見てきておりますので、ここには細かいことはノウハウに関するものですので書けませんが限界値というのは個人的には把握しております。

どちらにしても、16Vのコンデンサの耐圧で、16Vより高い電圧を掛けても実はすぐ壊れませんが、加速試験をしているようなものですので確実に劣化は早く進みます。模型をどこまで走らせるかによりますが、16V超で、さらに線路の集電が非常に悪く、高温(30℃以上)という最悪条件が重なると数千時間程度で連続運転でコンデンサの性能劣化・寿命に到達するかと思います。たぶん、台車も含めてオーバーホール前提で考えているのかもしれません。電気屋としては考えられないとんでもない設計ですが・・・。

なお、レールやデコーダの入力部で電圧降下があるのでACアダプタの電圧が直接、コンデンサにかかるわけではなく、数V落ちた電圧がかかるので、実は見た目ほどコンデンサに高い電圧によるダメージを与えるわけではない(あくまでも結果的に!)というのもポイントです。またサウンドデコーダ搭載車は電流消費が激しいので、電圧降下も結構大きく、実際にはだいぶ落ちた電圧がコンデンサに掛かっているという解釈もできます。電気屋には考えられない、かなり無茶で無謀な設計指針ではありますが。

総合するに、欧州の模型メーカーは、16Vのコンデンサをサイズ優先・使い勝手優先で使用しており、最悪液漏れや破裂などの症状が出るような寿命についても、ギヤや台車などのメンテの時期に合わせて交換すればいいというかなり割り切りな仕様が見えてきます。コンデンサが液漏れをしても、その部分が交換できるようにパーツが有るか、漏れても影響がないようにしているのかもしれません。

潔いといえば潔いですが・・・。コンデンサをギヤなどの単純な部品と同列に扱うという発想自体が無かったので、ある意味、新鮮な気持ちになります。
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#6
実際の電車でも(模型と違いデカいですが)コンデンサは消耗品扱いで容量計で計測して規定容量に満たなかったら交換だったり、容量関係無く定期的に交換してるのもあります。

まあ消耗品と思えば他の消耗部品と一緒のサイクルで交換すると言うのもある意味有りかなと思います。
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#7
そもそも、DCCの規格では、デコーダーの耐圧は、27Vとされているようです。
桂庵 さんのページに、日本語訳があります。
http://www13.plala.or.jp/katsuraan/About...ard_JP.pdf
NMRAデジタル信号はいかなる場合も+/ -22Voltを超えてはならない。また、+/ -Volt以下になってはいけない。デジタルデコーダは、Nスケールあるいはそれ以下のスケールの場合、レール上で測定し、24Voltまでは正常に動作するよう設計されなければならない。Nスケール より大きいスケール に関しては27Voltまで要求される
私が知る限りでは、20年くらい前に調べた、MERG (イギリスの団体) のものは、この規格に忠実であった。
しかし、それ以外の多くのメーカー、ユーザーは、この規格を守らなくても、安価に運転を楽しめればそれで良いという方針のようだ。だから、それぞれ自分の使用している機器の電圧を調べて、それより少し高い耐圧の物を使えば良いと思います。
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#8
補足ですが、今の所Rocoの機関車を開けてみた所…

DB Br182(OeBBのRh1116と中身は一緒?)→35V470μF
DB Br193→16V1000μF

のコンデンサが搭載されていました。製品によって耐圧もバラバラ…?
更にBr182(ES64U2 Taurus)は、2200μF位のサイズのコンデンサが付けられそうなスペースが2本分並んであり、その片側にコンデンサが実装されている状態でした。
秋月で25V1000μFのコンデンサを買ってきてBr193の基板にあてがってみた所、すっぽり嵌りそうでしたので、換装する予定です。
夏蜜柑(なつみかん)
個人HP→蜜柑箱
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#9
こちらはkameralokなOBB1016 Taurusの基板ですが、一番手前に2つ並んでるのはコンデンサでは無くて2.7V3Fのスーパーキャパシタでコンデンサでは有りません。

こちらの基板と同じ物だと付く物が違うのでご注意を。


添付ファイル サムネイル
   
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#10
フレーム部の手前にコンデンサが乗っかる窪みが2列あるのは同じ構造ですが、基板は手持ちのモデルはかなり構造が違いますね。。。
Br182(Taurus)は耐圧35V物が搭載されているし無理に弄る必要もないかもしれませんね。
(06-28-2019, 08:46 AM)LOCKE が書きました: こちらはkameralokなOBB1016 Taurusの基板ですが、一番手前に2つ並んでるのはコンデンサでは無くて2.7V3Fのスーパーキャパシタでコンデンサでは有りません。

こちらの基板と同じ物だと付く物が違うのでご注意を。
夏蜜柑(なつみかん)
個人HP→蜜柑箱
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