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灯火類LED化

2018/11/12 06:15(8ヶ月以上前)


バイク(本体) > ホンダ > CB750

クチコミ投稿数:362件 CB750のオーナーCB750の満足度5

連スレ失礼いたします。先のスレは、「その他」で投稿したためなのか、途中で質問に変わってしまいましたがご回答が無いようなので、あえて質問としてもう一度スレ立てさせていただきました。重複ご容赦ください。

 先のスレにて、教えていただいた情報を自分でも調べてみたところ、余分な電流はジェネレーターに戻される構造であることがわかりました。

 つまり、レギュレーターが正常ならばバッテリーに負担をかけることもなく、過大な発熱をすることもないということを教えていただきました。

http://www.geocities.co.jp/MotorCity-Circuit/2519/electrics/regulator.html

 とすると、それだけジェネレーターの発電量が少なくて済むので、エンジンのパワーが食われない。つなり、後輪出力として取り出せるパワーが増加し、かつ同一の走り方では燃費が良くなると考えてよいのでしょうか?

 もしそうならばLEDの耐久性の問題以外は良いことずくめなので、可能な限りLED化してみたいと考えています。

 また、ウインカー用LEDは、ハイフラ防止のためにリレー交換が必要なことは分かっていますが、リレー交換が必要ない抵抗入りのウインカー用LEDでも、省エネ効果は見込めるでしょうか?

 ただ、後付けLEDテールランプは、通常時とブレーキング時の輝度差が少なくて危険という評価の商品が多くて躊躇していますが、S25ダブル球タイプで実用になるものがあれば、どなたかご教授いただければ幸いです

書込番号:22247782

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kumakeiさん
クチコミ投稿数:2245件Goodアンサー獲得:369件

2018/11/12 10:44(8ヶ月以上前)

自分は未経験ですが、知り合いのバイクがライトやウィンカーのLED化後にレギュレーター壊したことがあるようなので、LED化するのはデメリットもある気がします(特に旧車)

ネットで調べてもLED化でレギュレーターの温度が上昇したという情報があります

http://fuku-yu.hateblo.jp/entry/2016/02/01/132803


ただ車種によって電装系の仕組みが異なるので全ての車種で同様とは言い切れませんが、省電力化で発熱は変わらないとは言い切れないかとおもいますよ(発熱が増えても壊れない程度しか増えないなど程度問題もあるとおもいますが)

書込番号:22248149 スマートフォンサイトからの書き込み

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kumakeiさん
クチコミ投稿数:2245件Goodアンサー獲得:369件

2018/11/12 12:20(8ヶ月以上前)

自分が参考としてはったリンクとしてはったのはLED化ではなく、省電力化模擬として、灯火類をオフにした場合の実験でしたね。

ニュアンスがちょっとちがってますので訂正します

誤:LED化でレギュレーターの温度が上昇したという情報があります

正:LED化を模擬して省電力した場合でレギュレーターの温度が上昇したという情報があります

書込番号:22248314 スマートフォンサイトからの書き込み

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クチコミ投稿数:30件 CB750のオーナーCB750の満足度4

2018/11/12 18:10(8ヶ月以上前)

W球タイプのLEDテールランプを使用してましたが、やはりブレーキ時の輝度差がなくてダンプに突っ込まれそうになりました。
そこで下記の物に交換しました。

CB750(RC42) LEDテールランプユニット H9-A (ヤフオク)

W球タイプではありませんが、性能は充分、ポン付けできて、消費電力も少ない良い物だと思います。

書込番号:22248954

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VTR健人さん
クチコミ投稿数:2413件Goodアンサー獲得:257件 縁側-バイクの話の掲示板

2018/11/12 18:25(8ヶ月以上前)

こんばんは

レギュレーターに関しては、二輪車の発電制御を詳しくは知らないので(^^;)


>後付けLEDテールランプは、通常時とブレーキング時の輝度差が少なくて危険という評価の商品が多くて躊躇していますが、S25ダブル球タイプで実用になるものがあれば、どなたかご教授いただければ幸いです

発光する部分?
光らせ方?
などが全く違うので、電球交換タイプでは難しいと思いますょ〜

自分の場合は、満足出来なかったんで、自作しちゃいましたョ(^^)


https://engawa.kakaku.com/userbbs/966/Page=5/SortType=ThreadID/#966-34

https://engawa.kakaku.com/userbbs/966/Page=5/SortType=ThreadID/#966-33-last

書込番号:22248991 スマートフォンサイトからの書き込み

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クチコミ投稿数:362件 CB750のオーナーCB750の満足度5

2018/11/12 21:54(8ヶ月以上前)

 皆様、回答ありがとうございます。

 特にkumakei さんの教えてくださったリンク先の情報は興味深いものでした。

 灯火類のほとんどを切ってしまい、125ccのバイクで70Wの低減という実験は極端な例だとは思いますが、結局のところ無闇な省電力化は避けた方が良いということなのでしょうかね?

 



書込番号:22249492

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kumakeiさん
クチコミ投稿数:2245件Goodアンサー獲得:369件

2018/11/13 07:18(8ヶ月以上前)

ここのサイトが詳しくかいてあるのでお時間あったあったらよんでみてください

http://tarosroom.fc2web.com/bike/d.htm

二輪の場合は余った電力を熱に変換しています。なのでLED化で余った電力で、大なり小なり発熱量が増えると考えていいとおもいます。

グリップヒーターなどの消費電力高い電装部品をつける代わりにLEDで省電力化するような目的であればいいとおもいますが、パワーアップ目的でLed化するのは効果が怪しい気がします。

ちなみに昔GromのライトとウィンカーをLED化したことありますが、パワーアップした感はゼロでした…

書込番号:22250098 スマートフォンサイトからの書き込み

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殿堂入り金メダル クチコミ投稿数:3607件Goodアンサー獲得:405件

2018/11/13 09:16(8ヶ月以上前)

別スレの続きですが、続きはこちらへとのご案内でしたので失礼します

>つまり省電力化すると、やはりレギュレーターの発熱量は増えるということですね。
YESかNOで言えばYESですが、全負荷をなくすというような極端なことをしない限り
(であれば発電量を減らすべき)発熱量の増加はさほど大きくないはずです

何度も言うようですが、余剰を熱に変換してるわけではなく
余剰を戻すときの通り道が発熱しているに過ぎませんし
それは電圧制御というレギュレータ本来の役割に伴うものです
余剰の処理という新たな仕事が増えているわけではありません


>実は、RC42の数少ない欠点の一つですが、レギュレート・レクチファイアの寿命が短いというものがあります。
基本的には以前説明したとおり、発熱より冷却の問題です。タンク裏側だと走行風がなければ
エンジンから上昇する熱気が滞留する場所ですから、熱的には相当苦しいと思います
導風板は止まっていればただの保温カバーですしね
ドカもレギュダメになるのが有名ですが、シート下付近に移設する人も多いようです。

また、CB750は調べるとSH261というサイリスタ式のショートタイプのようです
可能であればMOSFET(品番がFH)やオープンタイプ(SH8XXやSH7XX)に変更すると
元々の発熱も抑えられるのではないでしょうか。

書込番号:22250296

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18tさん
クチコミ投稿数:41件Goodアンサー獲得:9件

2018/11/13 10:00(8ヶ月以上前)

余剰は熱に変換ですよ。余った電力はサイリスタにより短絡されます。短絡=熱に変換です。電力の余りが増えるということはサイリスタのオン時間が長くなるということです。その分、発熱が増えます。高効率のFET REGが出てきたのは2000年以降です。CB750ならサイリスタで短絡でしょう。

https://www.shindengen.co.jp/products/electro/motorcycle/reg/

https://www.shindengen.co.jp/products/electro/technology/motorcycle_gp/
低回転域の出力をUPすると、高回転域では必要以上の過剰な出力となりバッテリが過充電となるため、この過剰分のエネルギーを熱に変えるなどして捨てなければなりません。

書込番号:22250367

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殿堂入り金メダル クチコミ投稿数:3607件Goodアンサー獲得:405件

2018/11/13 13:12(8ヶ月以上前)

>余剰は熱に変換ですよ。余った電力はサイリスタにより短絡されます。短絡=熱に変換です。

ショートの場所と意味を間違えていると思いますが・・・
レギュレータはニクロム線ヒーターじゃないですよ

サイリスタの作動や損失による多少の発熱はあるので
温度上昇はゼロ、とはいいませんが。

「電機子反作用 レギュレータ」でググってみてください

書込番号:22250682

ナイスクチコミ!2


18tさん
クチコミ投稿数:41件Goodアンサー獲得:9件

2018/11/13 15:13(8ヶ月以上前)

わからないんですね。電流が流れれば必ず熱が発生します。サイリスタで短絡しているのですから発熱します。一相だけ赤で書きましたがこのルートで余剰電力をショートします。多少の電流ではありません。10A以上の電流は流れるはずです。サイリスタの順電圧が1V、電流が10Aとすれば10Wの電力がここで消費されます。

電機子反作用で発電しなくなるわけではありません。発電電圧が下がりますがゼロにはなりません。

新電元の「この過剰分のエネルギーを熱に変えるなどして捨てなければなりません」を否定しますか?


自作して電流など測定している人がいるだろうと検索してみたら
http://www002.upp.so-net.ne.jp/riichi/BIKE/kousaku/regulator/reg.htm
がありました。「レギュレータの動作として「余った電力を熱にして捨てている」と誤解されることがありますが」とコメントをしているのにサイリスタがオンになると「電流(下段)が約30Apeakに増えます」なんて書いてあります。30A1Vで30W熱にして捨てているのに、矛盾に気がついていないようです。電機子反作用で発電しないというなら、なぜ600V, 16Aのサイリスタを使いますか?

書込番号:22250903

Goodアンサーナイスクチコミ!3


殿堂入り金メダル クチコミ投稿数:3607件Goodアンサー獲得:405件

2018/11/13 17:35(8ヶ月以上前)

まず前置きとして
私はサイリスタでショートさせる事で熱が発生しないなんて事も
電子機反作用で発電がゼロになるなんて事も言ってませんので、誤解なきよう・・・
言ってるのは「余剰電力を熱に変換してるわけではない」って事です。

でちょっとわからないのですが、18tさんがおっしゃってるのは
「余剰電力の熱変換=サイリスタで戻す時に発生する熱」って事ですか?

書込番号:22251166

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クチコミ投稿数:362件 CB750のオーナーCB750の満足度5

2018/11/13 22:57(8ヶ月以上前)

 皆さんの色々なご意見有難うございます。ただ、電装系について素人の私には、どなたの仰っていることが正しいのか判断できませんが、つたない知識で思いつくことを書いてみますので、さらなるご教授をお願いいたします。

 kumakei さん、わかりやすいリンク先の説明ありがとうございます。これによって、一つのヒントを得ることができました。

 まず、CB750のRC17Eというエンジンはちょっと変わっていまして、四輪と同じ他励式オルタネーターを採用しています。よって、一般的な二輪の永久磁石を使ったオルタネーターのような「使い切れない余った電力はレギュレータで熱に変換される」というわけではなさそうです。

 裏を返せば、四輪と同じようにレギュレーターがロータコイルに供給する電力を調整して、使用する電力に見合った電力を発電するので、LED化による省電力を実施してもレギュレーターの発熱量が極端に増えるということは無さそうですね。また、供給される電力が減少すればオルタネーターを駆動するエンジン負荷も軽減されるので、燃費の向上や実質的な後輪出力の増加が見込めると思うのですが如何でしょうか?

 ただ、一般的な二輪のオルタネーターとは異なるが故に、純正レギュレート・レクチファイア部品を、おいそれと他の物と交換できない理由でもあります。(専門的な知識がある方ならば、自作や改造も可能なのかもしれませんが、残念ながら私には無理です。)

 しかしながら、このリンク先に書かれている「一般的な二輪の永久磁石を使ったオルタネータの場合は、レギュレーターが余った電力を熱に変換して廃棄している」のだとすれば、前スレでアハト・アハト さんが書かれていたように巨大なヒートシンクが必要ということになりますが、バイク用のレギュレーターでそのようなものは見たことがありません。では、いったいどうやって余剰電力を廃棄しているのでしょう?私の疑問は増すばかりです・・・。

 また、アハト・アハトさんが仰っているように、レギュレーターには余剰電力をショートさせてオルタネーターに戻す働きがあることは理解できましたが、オルタネーターに余剰電力を戻すと、どういうことになるのでしょう?

@オルタネーターの発生する交流電流と、同位相で電流が戻されエンジンを駆動する力の一部として作用し、ハイブリッド車のようにエンジンの負荷が減る。

Aオルタネーターの発生する交流電流と、逆位相で電流が戻されて余剰電流が打ち消される。

Bオルタネーターの発生する交流電流の位相とは関係なく電流が戻される。

Cオルタネーター内のコイルで、過剰電流として発熱して廃棄される。

 私の貧相な知識では、これくらいしか思い浮かびませんが、本当のところはどうなのでしょうか?

書込番号:22251947

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kumakeiさん
クチコミ投稿数:2245件Goodアンサー獲得:369件

2018/11/14 01:27(8ヶ月以上前)

>バイク用のレギュレーターでそのようなものは見たことがありません。では、いったいどうやって余剰電力を廃棄しているのでしょう?

推測ですが、レギュレーター画像よく見るとフレームとの接地面がアルミ(恐らく)になっているのでフレームをヒートシンク替わりにして熱逃がしているんだとおもいますよ。

書込番号:22252271 スマートフォンサイトからの書き込み

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殿堂入り金メダル クチコミ投稿数:3607件Goodアンサー獲得:405件

2018/11/14 19:02(8ヶ月以上前)

励磁式なんですね 確かGPz900RやヤマハのFJあたりもそうだったような。
だとやっぱり移設や冷却ファンでもつけるくらいなのかなあ

>いったいどうやって余剰電力を廃棄しているのでしょう?私の疑問は増すばかりです・・・。
考えてみれば余剰電力を廃棄、と考えるから熱に変換とかって話になるのかもしれませんね

>オルタネーターに余剰電力を戻すと、どういうことになるのでしょう?
受け売りですが
回転によりコイルに対する磁力を変化させ発電させるのがジェネレーターですが
レギュレータがショートさせてコイルに電気を流すと、コイル自体が磁力を発生し
磁力の変化を阻害し誘電起電力を低下させ発電量が低下します

ようは電気を戻すとクランク1回転で発電できる量が減るわけです

レギュレータの仕事はそれを利用して「発電を調整する」こと、つまり
余剰電力を「処理する」のではなく「出ないようにする」ことです
だいいち、reguratorって「調整器」って意味であって「放熱器」じゃないです

コイルに電気を流して磁力を発生させ・・・ってのはいわばモーターですし
回転エネルギーから電気エネルギーに変わる量が減るって事は
見ようによってはエンジンをアシストしてると言えるかもしれません(わずかでしょうけど)

そもそも論ですが
「余剰を熱で消費させる」なら、冷却装置つけたセメント抵抗でも使った方がよほど
容量も耐久性もいいわけで。
わざわざ熱に弱いレギュレータにさせる意味はないと思いますが。

書込番号:22253672

Goodアンサーナイスクチコミ!2


クチコミ投稿数:362件 CB750のオーナーCB750の満足度5

2018/11/14 21:21(8ヶ月以上前)

アハト・アハト さん、丁寧で分かりやすいご回答ありがとうございます。

>回転によりコイルに対する磁力を変化させ発電させるのがジェネレーターですが
>レギュレータがショートさせてコイルに電気を流すと、コイル自体が磁力を発生し
>磁力の変化を阻害し誘電起電力を低下させ発電量が低下します

なんとなくですが、理解出来ました。

>励磁式なんですね

 私はオーディオファンでもあるのですが、励磁式と言えば、昔のアルテックのスピーカーを思い浮かべてしまいます。

 RC42のメインヒューズは20Aなので、電装回路全体を流れる電力は、12V*20A=240Wを超えることが無いはずです。メインスイッチをオンにすると、ヘッドライト60W+ポジションライト8W*2+テールライト8W*2+メーターランプで、およそ95W程度の電力消費量となる理屈です。(実際には、エンジンを始動しないとヘッドライトの光量も少なめなので、ここまでの電力消費はないと思われますが。)

 さらにエンジンを始動すれば電気式メーターや点火系その他の電装類が電力を消費しますので、通常百数十ワットぐらいが消費されているのではないでしょうか。

 RC42のアイドリング回転数の規定値は1,200rpmですが、150Wの電力を賄うための回転数を仮に2,000rpmだとすると、8,000rpmでは600Wの発電量(オルタネーターの温度上昇による電力損失まで考え出すときりがないので、ここでは考えないことにします。)となり、レギュレーター熱変換説が正しいとすれば、一般的な永久磁石式オルターネーターのバイクならば、40OW以上の余剰電力をレギュレート・レクチファイアが熱変換して排熱することとなります。

 しかし出力100W(8Ω)クラスのオーディオ用純A級モノラルアンプが、無音時に約300Wの電力のほとんどを熱変換して消費し、大型ヒートシンクが火傷しそうに熱くなることを考えると、400Wの電力を熱変換してフレームに伝えれば、ステアリングステムのボールレースのグリスはすぐに蒸発して固着してしまい、フレームに装着された樹脂製品も、すぐに劣化してしまうでしょう。そして何より、高回転を多用した走行直後には、ライダーがフレームに素手で触れなくなるくらい熱くなるはずですが、実際にはそのようなことはありません。ですから、レギュレーター熱変換説には、いささか疑問が残ります。

 よって私なりに考えた結果は、「灯火類LED化による省電力化は、レギュレーター回路がレクチファイアー回路側に流す電流が減少する代わりに、オルタネーターに戻す電流が増加する。よってメーカーの設計値とは異なる電流がレギュレート・レクチファイア部品の中で流れることとなるため、極端な省電力化はレギュレート・レクチファイア部品の寿命を縮める可能性がある。」ということに至りましたが、皆様は如何お考えでしょうか?

書込番号:22254047

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殿堂入り金メダル クチコミ投稿数:3607件Goodアンサー獲得:405件

2018/11/14 22:54(8ヶ月以上前)

>8,000rpmでは600Wの発電量
回転を上げれば上げるほどインピーダンスが上がって発電効率は落ちるので
際限なく上がることはないと思います
ちなみにうちのF800は400Wで、確か5000rpm時だったはず。

いずれにせよ熱で消費するなら板金用ハンダゴテを装備してるみたいなもんで
高速走りつづけた付近のハーネスや樹脂類溶け落ちるんじゃないでしょうか


>よってメーカーの設計値とは異なる電流がレギュレート・レクチファイア部品の中で
>流れることとなるため、極端な省電力化はレギュレート・レクチファイア部品の寿命を縮める可能性がある。

1%でも有は有ですから、可能性の有無で言えば有になると思います。

ただ考えてみてください
少なくとも市販車であれば、最高出力回転数で常識範囲内の連続運転が可能で、その間
発生し続ける発電にも耐えうるように設計されてるわけで。

たかだか数十Wの灯火類の省電力で寿命が左右されるような安全率で設計はされてないでしょうし
そういう意味では、可能性はゼロではないが、低い。と考えます。
それよりバッテリ上がりの回避や余裕もって電装品使えるメリットの方が多いと思いますよ

隕石心配して上ばかり見てるより、足元の綺麗な花眺めたほうが幸せじゃないですか?

書込番号:22254319

ナイスクチコミ!0


クチコミ投稿数:362件 CB750のオーナーCB750の満足度5

2018/11/15 04:51(8ヶ月以上前)

アハト・アハトさん、ご回答ありがとうございます。

>たかだか数十Wの灯火類の省電力で寿命が左右されるような安全率で設計はされてないでしょうし
>そういう意味では、可能性はゼロではないが、低い。と考えます。
>それよりバッテリ上がりの回避や余裕もって電装品使えるメリットの方が多いと思いますよ

 なるほど、つまり、灯火類をすべてLED化して省電力化をしても、メリットの方が大きいと考えてよろしいということでしょうか?

書込番号:22254680

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殿堂入り金メダル クチコミ投稿数:3607件Goodアンサー獲得:405件

2018/11/15 09:11(8ヶ月以上前)

>灯火類をすべてLED化して省電力化をしても、メリットの方が大きいと
>考えてよろしいということでしょうか?

LED化には理由があると思います。バッテリの負担軽減、明るさや見栄えの向上など。
省電力化は目的か結果かの違いですね
それで得られるメリットとリスク、どっちに天秤傾くかは個々人の価値観次第だと思います。

また一口にリスクと言っても、その大きさは同じではないですよね

レギュレータは100℃越える状況が続けばヤバイ、とか言われますが
例えば省電力化で平均10%発熱が増大したとしましょう
平均70℃で運用できているなら77℃、MAXでも安全圏内と考えていいでしょうけど
熱的に苦しく平均90℃もあるケースなら99℃、MAXなら危険域に突入すると思います
(よくレギュ壊れる、なんて車種はそういうのが多いと思いますよ)

「リスク増大」といっても前者と後者では深刻度が全く違います
ですからそのところは個々のケースで実際に検証、判断するしかないでしょう。

なので「メリットの方が大きいか?」という問いについては
「定まった答えはない」という答えになるかと思います。

書込番号:22254980

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クチコミ投稿数:362件 CB750のオーナーCB750の満足度5

2018/11/15 21:57(8ヶ月以上前)

アハト・アハトさん、

>「リスク増大」といっても前者と後者では深刻度が全く違います
>ですからそのところは個々のケースで実際に検証、判断するしかないでしょう。

 なるほど、よくわかりまた。RC42は、残念ながら後者に当たります。オーナーの方ならお分かりだと思いますが、レギュレート・レクチファイアをシート下に移設して冷却ファンを設置するスペースなんて全くありません。よって、ヘッドライトのLED化ぐらいに留めておいた方が無難だという結論に至りました。皆様、たくさんのご意見、本当にありがとうございました。

 余談ですが、近年のSSやストファイには、リッター当たり200馬力をたたき出すエンジンを搭載したモデルも珍しくなくなりました。しかも、750〜1000ccでありながら、RC17Eエンジンよりもはるかに軽量コンパクトなのですから、技術の進歩はすごいですね。

 ただ、それらのエンジンの発熱量もすさまじいものですから、四輪に比べて設置場所の自由度の少ない二輪の電装部品にとっては、一層過酷な条件となっています。(勿論、電装部品も進化していますが。)

 インジェクション用のフューエルポンプや吸・排気系センサー、多軸センサー付きTCS・ABS、スロットル・バイ・ワイヤ、電子制御サスペンション等、電子回路・電気モーター無しには成立しない機能のてんこ盛りですが、これらの機能のサポートがあるからこそ、世界一厳しいと言われる我が国の排ガス・騒音規制をクリアしつつ、一般ライダーでも公道を安全に走れるハイパフォーマンスバイクの市販が可能となったのでしょう。

 私見ですが、今やバイクの寿命を決めるのは、電装系の部品の寿命だといっても過言ではないと思っています。(ほとんどがアッシー交換となるので、部品代+工賃がその時点でのバイクの価値を上回ることも充分あり得ます。)

 私のようなアナログ世代の人間にとっては、「現代のバイクと比べて、シートの出来以外は突出した部分は無いものの、すべてにおいてちょうど良い性能、かつ、若い頃に憧れた70〜80年代風のルックス。」といえるRC42が一番好ましく感じます。よって、単なるドレスアップや寿命を縮めるような改造はしたくないので、上記のような結論となった訳です。

書込番号:22256362

ナイスクチコミ!0


クチコミ投稿数:4件

2018/12/11 21:21(7ヶ月以上前)

解決済みの後に書き込んでもいいんでしょうかね

>18tさん
あのWebページを書いた張本人です。600V,16Aのサイリスタを使った最大の理由は「たまたま手元にそれが有ったから」です。

電圧についてはセルを回しているときは30Vくらいのノイズが発生してましたから,ディレーティング後の耐圧は50Vくらいで良いと思います。量産品の場合は規格やらメーカの自主規定やらあるでしょうから必ずしもそうではないと思いますが・・・。だから600Vもある必要はありません。

電流については発電機短絡時の線電流は55Apkでほぼ正弦波でした。とすると1つのアームには周期の3分の1の期間流れ,そのときの平均電流は,正弦波の波高値の80%の方形波と近似すると,まあざっと55Apk×0.8÷3=約15Aです。量産品としてバラツキを考慮したりディレーティングを確保したりするなら20A〜25Aクラスのものが必要と私は思いますが,とりあえず使ってみようと思ったわけです。


それと,新電元のページについては,等価回路と説明文に矛盾があります。私はブラックバードのことしか知らないのでその例で言えば,https://www.shindengen.co.jp/products/electro/technology/motorcycle_gp/ の図にある「必要出力」は点火系の50Wのみです。一方発電機の定格は390Wですから「過剰出力」は340Wです。

ところで18tさんがご指摘されているようにサイリスタで30W程度,ダイオードでも30W程度,合わせてレギュレータ全体では60W程度の損失ありますが,逆にいうと,60W以上は1Wたりとも消費することができません。それはサイリスタが飽和動作しかできないからです。

では残りの280W分のエネルギーはどこに行ってしまうのでしょうか。これを説明できない限り「余剰電力を熱にして捨てる」という標語がとっても奇妙に聞こえるということが分かって頂けると思います。

サイリスタの代わりにFETを使ったものもラインナップされているようですが,「低損失」と謳っている以上飽和動作させていると思います。

書込番号:22317828

ナイスクチコミ!3


クチコミ投稿数:4件

2018/12/15 10:53(7ヶ月以上前)

すみません,最後にします。

やっと18tさんが書込番号:22250903でお書きになった図の意味と仰っている意味が理解できました。
図の緑丸のところに電流を制御する素子があるとお考えなんですね。それなら余剰電力を熱にするという説明も,発電機の出力電圧がゼロにならないというのも頷けます。

一方対極派はCONTROL CIRCUITに中には大電流が流れるルートは無く,短絡時には黄色のルートで電流が流れると考えますから,発電機の出力端子電圧はゼロに近く,よって電力ロスも少ないです。

というように,想定している回路が違えば見解が異なるのは当然で,これ以上は詳細な回路図が無いといつまでたっても平行線なのでしょう。



とはいえ赤線ルートを受け入れるには,いくつか矛盾点があってすんなりとは行きません。

・緑丸の中の候補としては,直結やサイリスタはあり得ません。もしそうならバッテリを短絡することになるでしょう。入るならトランジスタのようなリニア動作(活性領域で動作できる)する能動素子です。でもそうなるとリニア動作のシャントレギュレータそのものなのでサイリスタは不要です。

・上とダブりますが整流後は脈流を含むとはいえ直流なのでそこに主制御素子としてサイリスタだけを入れることはできません。なぜならサイリスタを一旦オンさせると2度とオフできなって「制御」にならないからです。

・それでもサイリスタを使いたいとして,赤い線のように電流が流れるということは直流回路にサイリスタが入るということなのでサイリスタは1つあれば十分です。

・赤い線の後半では制御回路からサイリスタとダイオードを通ってから発電機に行っています,寄り道をするより直接発電機に行くルートの方がインピーダンスが低いのでそのように流れることはあり得ません。「CONTROL CIRCUIT側は中央の端子だし発電機側は一番下の端子だから違うよ」ということであれば,最初から一番下の端子を選べば良いだけです。

・緑丸の中にある素子で制御しているとすると,レギュレータとしての動作として考えるならサイリスタは脇役で,主役はCONTROL CIRCUITの中に潜んでいるということになりますが,動作の概要を伝えるための原理図を書くという目的から考えるととても不可解です。

・>30A1Vで30W熱にして捨てているのに、矛盾に気がついていないようです
とありますが,本当に赤ルートで電流が流れるなら,バッテリの電圧を13Vとすると,(13V-1V)*30A=360Wの発熱がCONTORL CIRCUIT内にあるということになりますが,これについては議論しないんでしょうか。



蛇足です。
アハト・アハトさんも仰ってますが,レギュレータでの発熱は本当はゼロにしたいのです。でも素子が理想的でないために発生してしまうので,泣きながら許容しているのです。
事実新しい製品ではサイリスタやダイオードだったところをFETに置き換えてます。今ならFETのオン抵抗を5mΩ位にするのは余り特別なことではありません。その場合30Aの電流を流しても5W以下の損失で済みます。
繰り返しますが,ショート式レギュレータのようなスイッチングレギュレーターにとって,発熱は動作の本質ではありません。



蛇足ついでに,
良く「手で触ってみたらすごく熱かった」という文章を目にしますが,金属を素手で触れるのですからせいぜい60℃です。私は手の皮が薄いので55℃(良く温まった自販機の缶コーヒーがこのくらい)が限度です。その分顔の皮が厚いと言われたことがありますが,それはまあ置いておくとして。。

私が使ったサイリスタの,接合部からケースまでの放熱抵抗θj-cは1.5℃/Wです。パッケージ名はTO-3Pと呼ばれ半導体としては中くらいで,1℃/W〜1.5℃/Wのものが多いです。
一方新電元は自分のところでICチップを作っているようですから,ベアチップをレギュレータのベース金属に接着していると思います。作り方にもよるのでわかりませんが,接合部からレギュレータ外包までの熱抵抗はθj-bは0.5℃/W程度以下ではないかと思います。

仮にレギュレータ外包温度60℃,θj-b=0.2℃/W,50W損失があったと試算すると接合部温度は50W×0.2℃/W+60℃=70℃となります。このときの外気温が10℃ならレギュレータ外包から外気までの放熱抵抗は(60℃-10℃)/50W=1℃/Wでしょう。

この状態で損失が340Wに増えたら,接合部温度は340W×(0.2℃/W+1℃/W)+10℃=418℃です。ちなみに一般的な半導体の耐熱温度は125℃〜150℃が多いです。
そして,ケースの温度は340W×1℃/W+10℃=350℃です。果たしてこの温度の金属は「手で触ったら暑かった」という温度なのでしょうか。

それでもやっぱり余剰電力を熱にしたいですか?

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2018/12/15 19:38(7ヶ月以上前)

くわのみもぐ さん、「解決済み」にしてしまったにもにも拘わらず、ご丁寧な回答、ありがとうございます。

 レギュレーターが余剰電力を熱変換するのではなく、ジェネレーターにショートさせる動作をしているということ、そしてサイリスタ等の半導体を通過させてる以上、当然レギュレーターもある程度の発熱があるのは当然のことという理屈は、アハト・アハト さんのご説明で理解出来ました。でも実は、その先が不明なのです。

 しかしながら、あまり続けて私ばかりがスレ立てするのは如何なものかと思い、遠慮しておりました。厚かましいお願いですが、もしよろしければ、以下の質問にご回答いただけないでしょうか?

 18tさんにご説明頂いた回路図を拝見すると、ダイオードやサイリスタを通過させている以上、ジェネレーターに戻される電流は直流(正確には脈流かな?)であるように思われます。

 ACモーターに直流電流を流しても回転しないのと同様に、AC発電機であるジェネレーターに直流電流を流してもジェネレーターの回転をアシストするわけではなく、ただステーターコイルに電流が流れるだけだと思われます。すると、当然コイルは発熱しますから、余剰電流は、ステーターコイルで熱変換されてしまうということになるのではないかという疑問がわきました。交流電流に直流の大電流バイアスをかけるというのは、音は良いけど発熱量が非常に大きい、A級動作のオーデイオ用アンプと同じ理屈になります。

 下記のヤマハのリコール情報で、WR250Rと同X、マジェスティYP250ほか、なぜステーターコイルの絶縁材が焼損するほど高温になるのか理解できませんでしたが、もし私の考えが正しければ納得できます。(バイク屋のメカニックに聞いたところ、SSのようなコンパクトかつ高回転・高出力型エンジンを積むバイクは、ステーターコイルの焼損が発生する割合が多いそうです。ただバイク屋のメカニックは電装屋ではないので、詳しい理屈は分かりませんでした。)

 https://www.yamaha-motor.co.jp/recall/mc/recall/2015-06-16/index.html

 昔のバイクは(輸出仕様の国産バイクの一部は今でも)ヘッドライトのON/OFFスイッチがあった訳ですから、ヘッドライトの消費電力分くらいならLEDで省電力化しても何の問題もないはずですが、ステーターコイルは非常に高価なため(RC42の場合、パーツ代だけで約5万円也)、極端なLED化による省電力化はステーターコイルの寿命を縮めるのだとすれば、バッテリーやジェネレートレクチファイア部品の寿命どころではない話だと思うのですが如何でしょうか?

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2018/12/16 09:07(7ヶ月以上前)

発電機に流れる電流は交流のみで,直流と交流の重畳では無いと私は思っています。新電元のブロック図では不明な箇所があるので,私の回路で説明しますと,
1)図の左上が元の回路です
2)関係ない箇所を削除したのがその右側です
3)サイリスタは一括でトリガしているのでサイリスタをダイオードに置き換えたのが右下の図です
4)左下の図は発電機の端子電圧が図の上から段々低くなる例です。電流は橙線のように流れます。点線のダイオードは無いのと等価です。

今ダイオードを理想部品とすれば,左下の図は発電機出力3本を短絡したのと等価になります。発電機の電位の関係が変わったときは自動的に当番ダイオードが入れ替わるので,結局のところ常に発電機出力3本が短絡されることになり,従って流れる電流は交流のみになります。

仮に巻線の直流抵抗がゼロなら,流れる電流は(図には書いてませんが)同期インダクタンスにより発生する電圧よりも90度遅れる筈です(この同期インダクタンスは電機子反作用の効果と巻線インダクタンスとみなすことができるようです)。
電圧と電流が90度ずれているので,有効電力はゼロになり,従ってエンジンから負荷を取るでもなく,アシストするでもなく回っている筈です。しかも電圧と電流の位相は90度固定なのでトルクリプルは無いそうです。



リコールの件,そういうこともあるんですね。
CB雄スペンサーさんの仰る通り,現実問題としては巻線には抵抗分があって,大電流が流れると発熱しますよね。それなりの設計にしとかないと焼き切れることがあるのだと思います。
随分古い記憶なので勘違いかもしれませんが,ブラックバードはエンジンオイルで濡れていたように見えまして,そのときはオイル冷却しているのかなと思ったような。。

ライトをオフできるタイプならLEDにしても問題が出る理由は私には見つけることはできませんので,私なら実行してみると思います。

オフできないタイプであっても,電球が切れることだってあるでしょうし,そのまま何時間も走ることだってあるでしょう。それを考えれば負荷を軽くしても良いように思って私なら実行すると思います。



蛇足ばっかりですみません。
「電流が戻る」という言葉に居心地の悪さを感じてしまうのはおそらく私だけではないと思います。電気回路は電流が1週して戻ってくることで初めて仕事ができます。それゆえ”回路”と言い,回路の動作によっては経路が変わることがありますが,電流は必ず出発した場所に戻ってきます(電力やエネルギーは行ったり来たりしますが)。

例えば子供に普段「遊びに行きなさい」とは言っても「遊びに行って戻ってきなさい」とはあまり言わないと思います。それは「戻ってくる」のが当たり前だからではないでしょうか。「戻ってきなさい」と付け加えられると,何らかの事象が付いてまわっているように思えてしまいます。だから,電流が「戻る」と言われると,何か忘れてることがあったかな?という落ち着かなさを感じてしまうのです。

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2018/12/16 10:14(7ヶ月以上前)

くわのみもぐ さん、分かりやすい解説有難うございました。

これで私のもやもやが、やっとスッキリいたしました。

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