線材選定ミスによるトラブル事例

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線材径の太さを選定を間違って細い線材を選ぶと、線材に電圧が高くかかり負荷端電圧は大きく下がります。そのままであれば負荷端の電圧が下がり最悪、負荷装置が動作しないことになります。

スイッチング電源の機能にはリモートセンシング機能が備わっているモデルがあり出力端子から負荷までの電圧ドロップ分を補正します。

例えば5V出力の電源が負荷端で4.5V、つまり-0.5V電圧降下するとその0.5Vを電源側で自動的にプラスして5.5Vを出力する機能です。使い方は簡単で端子台の+S 端子を負荷の+に、ーS端子を負荷のーに接続します。そうすると+SとーSの電圧値がスイッチング電源側にフィードバックされ、負荷端の電圧が5Vになるまで電圧が上昇します。

 

不具合現象・・・・・・不具合現象は電源を投入して、一旦スイッチング電源の出力LEDランプが点灯するのですが、すぐに出力停止しLEDランプも消灯します。

 

上記回路でスイッチング電源(5V30A)のリモートセンシング機能を使って負荷側の電圧は5Vにします。不具合現象は電源を投入して、一旦スイッチング電源の出力LEDランプが点灯するのですが、すぐに出力停止しLEDランプも消灯します。

使用している線材はAWG16の電線を使っています。電流値は20Aで、線材メーカーの下の仕様書で確認するとAWG16の許容電流は23Aなので問題はありません。

実際に電圧ドロップしている電圧を計算してみます。

上の表からAWG16 (最大電流23A、re:14.7Ω/km)の線材3mにかかる電圧はV=IR=20A×L×re=20A×3m×0.0147Ω/m=0.882V
線材は2本なので0.882V×2=1.764V
つまり負荷端では1.76V電圧降下するので、電源出力側では5V+1.764V=6.764Vまで電圧が上昇していることになります。
ただし、スイッチング電源には過電圧保護機能があり5Vだと約6Vになると電源が停止します。
症状としては電源を投入後、LED出力ランプが点灯しますがすぐに消灯、出力も停止します。
この不具合は過電圧保護にかからない太い線材にします。

 

AWG14 (最大電流33A、re:9.5Ω/km)に変えると線材3mにかかる電圧はV=IR=20A×L×re=20A×3m×0.0095Ω/m=0.57V
線材は2本なので0.57V×2=1.14V
つまり電源出力側では5V+1.14V=6.14Vまで電圧が上昇します。
これでも過電圧保護機能6Vにかかるので、もう一つ太い電線にします。

 

AWG12 (最大電流45A、re:5.09Ω/km)に変えると線材3mにかかる電圧はV=IR=20A×L×re=20A×3m×0.00509Ω/m=0.3054V
線材は2本なので0.3054V×2=0.6108V
つまり電源出力側では5V+0.6106V=5.6108Vまで電圧が上昇します。
過電圧保護機能にはかかりません。

 

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