HOME >> 鉄道模型実験室 >  走行中の電流を測る

鉄道模型実験室   走行中の電流を測る

 試行錯誤中ですが、動力車やモータの電流を測ることに挑戦しています。
なぜって?  鉄道模型をいじっていて、いろいろ疑問が湧いてくるからです。

 右の写真は、その簡単な装置の全容です。レールは、半径177mmのミニレールと、長さ280mmと140mmの直線で構成しています。机の大きさに合わせました。動力ユニットはN-401(昭和の鉄道模型用で、N-400と同じ)です。

 下左の写真は、手作りの電流電圧計測ユニットです。メータは秋月のWEBから取り寄せたアナログ標準パネルメーターで、電圧計が 15V DC 用、電流計が 2A DC 用と 300mA DC 用です。
右側のスイッチは、大電流と小電流用の電流メータの切替え用です。左のスイッチは出力側の正転・逆転スイッチです。スイッチは中間がOFF付きのトグルスイッチを用いました。下右の写真がその裏側です。

 両方のスイッチをOFFにして、電源を入れます。電圧計を見ながら方向と電圧をセットします。そして、電流計のどちらかにスイッチを倒し、出力側のスイッチを入れます。出力側のスイッチで、ON/OFFと方向を選定します。

簡単ですが、手作りの電流電圧計測ユニットの配線図も載せておきます。

測定データの例

 鉄コレの動力モータを測定したデータを上のグラフに示します。

  モータの性能を測るには、電圧・電流と共に、回転数とトルクを測る必要があるのですが、自分として手が出せるのは電圧と電流の2項目しかありません。 DCマグネットモータは、特性が直線的であること、トルクは電流に比例すること、速度は電圧とトルクに比例することなどを念頭にして、手作りの電流電圧計測ユニットを使って測定しました。

 測定したモータの内部抵抗は、およそ13Ω位でしたので、これを元にした計算値を内部抵抗換算電流として示しています。モータ単体無負荷はモータ単体に分解した状態で測定し、歯車・車輪付き無負荷は電車を持ち上げた状態で測定し、前進や後進はレールの上を走らせている状態で測定しています。

 歯車での抵抗がもう少し大きいかと思っていましたが、モータ単体での電流とあまり変わりません。
それよりも、回転方向で電流がかなり変わることに驚いています。モータのスラスト側の軸受けの問題でしょうか。これは、前進と後進とで速度が変わる恐れがあります。

 右の表とグラフは、類似の車両を測定したデータです。12Ωの抵抗を挿入したEF58は、12m級改良として示しています。改造前と後で測定すればその効果を把握出来たのですが、取りあえず他の車両と比較してください。12Ωの抵抗を入れることで、2?3割の速度ダウンの効果がありそうです。見た目では、もっとダウンしているように感じられました。もう少し詳細な実験が必要ですね。

  これらの車両はボギー車ですので全部で4っつの車輪を持っていますが、鉄コレの動力はご存じのとおり、12m級と15m級は一方の台車だけの2輪駆動です。しかし、17m級以上は4つの車輪の全輪駆動です。 このため、モータの負荷が増えたために電流値が高くなっているとも考えられますし、曲線走行のため抵抗が増えたのか、あるいは個体差かも知れません。 その他に、これらのデータを見ているといろいろと納得することがありますが、如何でしょうか?

 あなたも、ご自分のコレクションを測定したくなりませんか?