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室内灯回路とコンデンサー容量 DC vs DCC

今 客車の室内灯の回路を考えています。
もちろんLED発光ダイオード搭載予定ですが、問題は室内灯のバックアップのためのコンデンサーの容量です。

DC直流運転だと、スーパーキャパシターといわれる大容量コンデンサーを積んで、ちらつき防止だけではなく短時間の停車中も点灯するようにするというのが、私のまわりでは流行っています。
実際にスーパーキャパシターを搭載したHNさんの客車では線路から外してもしばらく室内灯点灯しています。客車の中に蛍が入っているみたいな感じです。

DCC交流運転だと、ブロックスイッチやポイント切り替えでオフにしない限りは常時電流が流れているので、接触不良による瞬時の停電にのみ対応する容量のコンデンサーを積んでおけば十分と思われます。

ところでスーパーキャパシターの耐圧は5.5Vというのが標準規格のようで、DC運転では常時フルスロットルで走るわけでもないので問題なさそうですが、DCCだと整流回路による電圧のドロップダウンを差し引いても常時10V以上の定格以上の電圧がかかりますから、やはり少し耐久性に問題が出そうで少し工夫が必要かなと思います。コンデンサーを二個直列にするというのが一番簡単な解決法ですが、ご存じのようにコンデンサーは二個直列にすると容量が半分になってしまいます。

またDC運転の場合は、機関車が走り出す前の低電圧で点灯させることも考えないといけませんが、DCCならそういうことを考える必要はないようです。
DC運転の場合は線路電圧が変化するので、LEDにつなぐのは定電流ダイオードの方がよさそうですが、DCCなら線路電圧が変化するので安い抵抗で十分のようです。

一気にDCからDCCに切り替えてしまえば、こんなこと考える必要もないのですが、付随車 特に動力車が変わる客車の場合は他鉄道に乗り入れる場合も考えると当面はDCとDCC両方への対応が必要と考えます。

ただどちらの電源方式でも完璧な結果を出そうとすると大変なので、どちらの方式にメインで対応するか決めて、他の方式でも困らないだけの最低限の対策を講じておくのが現実的対応なのかもしれません。

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Comments

私もスーパキャパシタを物色したりしているのですが、なかなか実用となるとうまくいきませんね。
スーパキャパシタの欠点の一つに内部抵抗が高いというのがあります。静電容量は桁違いに大きいのですが、内部抵抗のせいで、急に必要な電流を確保できません。室内灯ですと、スーパキャパシタでは、瞬断では一瞬暗くなるのがわかります。その点では電解コンデンサの方に分があります。
内部抵抗の小さいスーパキャパシタもあるんですが、耐圧が高いのでも2.5V程度なので、使いこなすのが難しいです。

Posted by: 森井義博 | June 12, 2011 at 10:07 PM

森井さん コメントありがとうございます。

パナソニックの円筒型スーパーキャパシターの仕様をみると内部抵抗が30Ωとか描いてありますが、これは抵抗が大きいということなのでしょうか?
逆に内部抵抗が大きければ無充電状態でスイッチオンになっても大電流が流れる心配はないので直列に保護抵抗入れる必要はないということですね。

スーパーキャパシターで瞬断に対応できないということなら、並列にある程度の容量の電解コンデンサーも入れた方がよいということでしょうか?

Posted by: ゆうえん・こうじ | June 12, 2011 at 10:53 PM

内部抵抗が30Ωですと、5.5V印加でどう頑張っても0.18Aしか流れません。(供給電圧がある程度必要なので、もっと少ない電流しか流せません)
永末さんのサイトでは、低ESRコンデンサという内部抵抗の低い電解コンデンサを薦めています。
Digi-Keyで検索すると、Cooper/Bussmann製の1Fのコンデンサは、耐圧2.5Vですが、内部抵抗は90.0mΩです。
電解コンデンサは電圧が高くて、内部抵抗が上記よりも小さかったりしますので、瞬間的な電流は多く流せます。
場所が許されるのなら、特性の異なる複数のコンデンサを入れるのが良いのでしょうけど、現実は、1個のコンデンサを入れる場所の確保も難しいので。。。

Posted by: 森井 義博 | June 13, 2011 at 12:42 AM

DCでも、室内灯等は、安い抵抗で十分機能しますよ。逆にDCCは、高価でまだまだ発展途上のようですし、頭の古い者はついて行けません。

Posted by: 美男(備南鉄道) | June 16, 2011 at 11:22 PM

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