電気のおはなし
2-4 抵抗の測定
抵抗測定というと、Ωレンジへ切り替えて測定するテスタ、マルチメータをイメージしてしまいがちです。ところがいろいろな専門分野ではその分野に特化した抵抗測定器が使われていますのでその一部を紹介します。
絶縁抵抗計
電気工事の検査では絶縁抵抗計を使って測定した絶縁抵抗値が、規定値より高いことを確認することが求められています。
電路と大地間の絶縁抵抗測定では、まずプラグを抜くとか遮断器をOFFにして交流電源と電路との接続を切り離します。切り離された負荷側の電線を結合し、絶縁抵抗計のL端子に接続します。絶縁抵抗計のE端子は接地端子へ接続して接地します。ここで測定ボタンを押して表示された値が絶縁抵抗値になります。
電路の電線相互間の絶縁抵抗測定では電路と大地間の絶縁抵抗測定と同様に電路を交流電源と切り離すほかに負荷側の電気機器や電気設備などを電路から切り離しておきます。電路の片側の電線を絶縁抵抗計のL端子、残りの電線をE端子に接続します。ここで測定ボタンを押して表示された値が絶縁抵抗値になります。
図1 絶縁抵抗計
- 図2 電路と大地間での絶縁抵抗測定
- 図3 電路の電線相互間での絶縁抵抗測定
接地抵抗計
接地工事を含む電気工事の検査では接地抵抗計を使って接地抵抗を測定し、規定値より低いことを確認することが求められています。
測定に当たっては接地電極とスパイク2本を5~10mの間隔で地中に打ち込みます。接地電極と接地抵抗計のE端子を緑の電線で接続します。真ん中のスパイクとP端子を黄の電線で接続します。残りのスパイクとE端子を赤の電線を接続します。ここで測定ボタンを押して表示された値が接地抵抗値になります。
- 図4 接地抵抗計
- 図5 接地抵抗計の接続
高速抵抗計
一般のテスタは内部の計測回路の処理に時間が必要なので現場のラインでの速度に対応できません。また、ミリオームの低い抵抗値は正確に測定できません。そこで検査ライン用には4点法のミリオーム台の抵抗測定にも対応した高速処理回路内蔵の高速抵抗計が使われています。
体組成体重計
生年月日、性別、身長等の個人データをあらかじめ入力しておき、体重と同時に人体の両足間の電気抵抗を測定し、体重、体脂肪率、筋肉量、BMI値、体水分率などの体組成を表示する機能を有するのが体組成体重計です。
- 図6 高速抵抗計の例
- 図7 体組成体重計の例
つぼ(経穴)発見器
鍼灸治療で電気抵抗の低くなるつぼの位置を正確に探り当て、鍼灸やマッサージ治療などに役立てるのがつぼ発見器です。つぼの位置はメータの振れ具合、LEDの点灯、ブザー音などで知らせます。
図8 つぼ発見器の例
デジタル水分計
木材、ダンボール、コンクリート材料の水分を測り、数値で表示する測定器にデジタル水分計があります。測定対象(木材・建築資材)のもつ水分-電気伝導率特性と測定対象へテストピンを押しあてて測定した電気伝導率(電気抵抗)より水分量を演算して数値で表示します。
図9 デジタル水分計の例
それではデジタルテスタを使った抵抗の測定例1~4をみていきましょう。
テストリードの各部名称と取り扱い
測定に入る前にテストリードの各部名称と注意点を確認しておきましょう。
テストリードには赤と黒の二本のテストリードの一方には測定対象に接触させるテストピンが、他の一方にはテスタ本体に差し込むプラグがあります。
黒色のプラグはテスタ本体にCOMと表記のある端子に差し込みます。
赤色のプラグは、電流測定の時はAとかmAなどの電流単位の表記のある端子に差し込みます。電圧、抵抗等の測定ではV、Ωなどの単位や記号の表記がある端子に差し込みます。
一般にテスタで測定できる最高電圧は1000Vになっています。しかし、テストピンに着脱式のテストピンキャップを着装しているときの最高電圧は600Vになりますので注意が必要です。
赤のテストピン先を測定対象の+部に、黒のテストピン先を-部に接触させて測定させます。抵抗測定ではテストピンの極性を気にする必要はありません。
50~100g前後の力でテストピン先を測定対象にあてがいます。抵抗測定ではテスタ本体から電流を流して測定しているので安定した測定値を得るにはしっかりと力を加えて測定することがポイントになります。
図10 テストリード
図11 テストリードの各部名称(SANWA TL-23aの場合)
測定例1 固定抵抗器の誤差範囲の測定
Ωの表示がある位置にテスタのレンジを切り替えておきます。
100個入りの1KΩ固定抵抗器より10個を取り出して測定してみました。安定した状態で繰り返し測定できるように写真に示すようにブレッドボードに差し込んで測定しています。
ブレッドボードの右端の穴は縦ラインで共通に接続されています。固定抵抗器の片側のリード線をこのラインの穴に差し込みます。他方のリード線は、横方向に共通な穴に差し込みます。
黒側のテストリードのテストピンは、縦の共通ラインの穴に差し込んだ裸電線で固定して接続します。
赤側のテストリードのテストピンを横方向の穴に差し込まれている抵抗器のリードに順番にあてがって測定していきます。10個の抵抗器の測定結果を次の表に示します。
表12
単位 | #1 | #2 | #3 | #4 | #5 | #6 | #7 | #8 | #9 | #10 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Ω | 986 | 985 | 985 | 986 | 988 | 985 | 985 | 986 | 987 | 986 |
985~988Ωの範囲内に収まっています。1KΩの抵抗器では10Ωが1%になりますので-1.5%以内に収まっていることがわかりました。
- 図13 固定抵抗器の測定風景
- 図14 ブレッドボードの製品例
測定例2 直流モータの巻き線抵抗の測定
消しゴムがモータ回転軸の先端についたイレーサを分解してモータを取り出してモータの巻き線抵抗を測定してみました。巻き線抵抗は1.3Ωと測定されました。 消しゴムを押し付けて消したり、削ったりするとモータの回転が遅くなります。このような状態になると巻き線抵抗の値と電池の電圧3Vからオームの法則で求まる電流値に近づいていくので2A以上の電流が直流モータに流れることになります。
測定例3 鉛筆の芯の抵抗値の測定
長さ13cmになっている鉛筆の両端にテストピンをあてて抵抗値を測定し、20.5Ωと測定されました。鉛筆の抵抗値は長さに比例しまますのでこの鉛筆の抵抗値は、1.6Ω/cm×長さで求めることができます。
測定例4 墨の測定
書道用墨の小片があったので測定してみました。20Ω前後で表示されましたが表示が安定しませんでした。
電流を流して測定しているので墨の内部で何らかの変化が生じているのかもしれません。
図15 抵抗測定に使用した鉛筆、墨、直流モータ
『電気のおはなし』の目次
第1章 電気回路
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1-1回路とは漢字が示す通り、回って戻って来る路が回路です。回路を循環しているものが電気なら電気回路、電子なら電子回路になります。
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1-2回路の種類電気回路には大電流、大電力の発電系、送電系からの大工場、大型ショッピングモールなどの受電系、一般家庭の受電系、パソコン、スマホなどのプリント基板のパターンを流れる小電流回路、ICやLSI内部の微小電流まで扱う電流の大小により多くの種類があります。
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1-3交流回路とは交流波形をした電圧や電流が電源から負荷に流れているのが交流回路です。
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1-4直流回路とは直流電源を使用している回路や部品、機器、設備の内部には直流回路が形成されています。直流電源には直流発電機、電池、交流から直流に変換する電源アダプターなど多くの種類があります。
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1-5並列回路とは工場の電動機や照明等の負荷への配線、オフィスの複写機、パソコン等の負荷への配線、住宅内のエアコン、家電品等の負荷への配線など電力会社から受電した電気を負荷へ供給している配線回路のほとんどが並列回路を形成しています。
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1-6直列回路とはスマホ、ノートパソコンなどの携帯電子機器ケースの内部には充電できる二次電池のホルダーが収納されています。 中
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1-7分岐回路とは退避線のある駅に各駅停車の電車が近づくと本線から分岐された線路を通って目的のプラットホームへと向かい停車します。
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1-8遮断回路とは地震や火災、風水害が発生した時や保守点検、工事安全確保が必要な場合や目的に達した時に電路と切り離し動作を行う回路に遮断回路があります。
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1-9プリント配線板とは電子回路や電気回路の配線の一部を印刷して展開した板をプリント配線板とよんでいます。
第2章 電気の測定
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2-1電気回路測定の心得電気回路の測定に入る前に測定する周囲の電場環境や磁場環境など周囲環境が電気回路や電子回路にどのような影響を与えているのかを調べておきたいと思います。
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2-2電圧の測定電圧の測定器はメーターの針で測定値を示す指針型のアナログ計器とLEDや液晶の表示器に測定値を数字で示すデジタル計器とにわけられます。
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2-3電流の測定電圧の測定で紹介した回路計(マルチメータ)の電流測定機能と測定範囲は機種によって異なっています。
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2-4抵抗の測定抵抗測定というと、Ωレンジへ切り替えて測定するテスタ、マルチメータをイメージしてしまいがちです。
第3章 回路計
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3-1テスター(回路計)とはテスターは、機種により装備している機能が異なりますが電気回路、電子回路の電圧や電流、電子部品の抵抗、容量などが手軽に測定できる便利な測定器です。
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3-2アナログテスターの使い方アナログテスターの電圧や電流の測定では測定部位にテストリードのテストピンをあてがいます。テストピンで取り出された電圧や電流は、切り替えつまみ
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3-3デジタルテスターの使い方デジタルテスターでも電圧や電流の測定ではアナログテスターと同じく測定部位にテストリードのテストピンをあてがいます。テストピンで取り出された電圧や電流は、切り替えつまみで切り替えられたスイッチ回路を通してAD変換器を中心とするLSIと周辺回路へ送られます。
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3-4自動車用テスターとスキャンツール現在の自動車は電気回路や電子回路やマイコン、センサーにより電子制御されています。今後、自動運転化が進むにつれてこの電子制御化傾向はさらに加速していくものと思われます。
第4章 電気用品
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4-1電気回路と関係のある法律とマーク電気回路と関係がある国内と海外の安全に関する法律や安全マークに数回にわたって解説していきます。
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4-2JIS日本工業規格とは今回は、電気回路に関係している電気設備、電気用品、電気部品、電気材料や機械部品などの標準化を定めている日本工業規格(JIS:Japan Industrial Standards)(以下JIS)について調べていきましょう。
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4-3電波法と技適マークについて電波を公平かつ能率的な利用を確保することによって、公共の福祉を増進することを目的として定められたのが電波法です。多くの政令や省令に詳細が定められています。
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4-4人工知能(AI)とは準備中
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4-5CEマーク準備中
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4-6ULマーク準備中
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4-7CSAマーク準備中
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4-8FCCマーク準備中
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4-9VCCIマーク準備中
第5章 発電
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5-1発電の種類準備中
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5-2水力発電準備中
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5-3風力発電準備中
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5-4火力発電準備中
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5-5地熱発電準備中
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5-6バイオマス発電準備中
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5-7原子力発電準備中
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5-8内燃機関発電準備中