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家のコンセントの波形を測定して見た!



こんにちは。8月になって暑くなって来ました。

最近ツイッターで電源の記事をみかけて興味が出たのでこちらでもそれに関することを少々書こうかと思います。

ちまたでは電源に関するグッズがたくさん売っていると思います。
高級な電源ケーブルや電源タップ、絶縁トランス、ステップアップトランスなどなど。

しかし第2種電気工事士を取得し(誰でも取れますw)、日々レコーディング機材を作り、理系の私からするとやはり一番効くのは電源の波形を綺麗にするたぐいのものではないかと昔から思っていました。

そんな中KOJOのAray MK2を知りました。なるほど良さそうだけど40万か、、(笑)

世の中の商用電源はTHD(歪率)で言う所の3〜5%程度は許容されているらしい。
つまり50Hz/60Hzに対して3〜5%程度余計な倍音(倍電圧?w)がいるということ。

というわけで、何かを買うわけではないけどとりあえず今の環境の100Vの波形を測定してみようと夜中の0時に思い立った。

測定

測定方法だけど波形を見るにはやはりオシロスコープが必要。さすがにProtoolsで録音することはできない(笑)

かと言って100Vにそのままオシロスコープを当てるのは危険。コンセントにはいわゆるプラスとマイナスがあって間違えると感電するかオシロが壊れるかブレーカーが落ちる?

第2種電気工事士を持ってはいるけど、一か八かでオシロを壊したくない。安物だけど。

ちなみに100Vというのは正確には100Vrms。いわゆる実効値というやつ。
サイン波の場合、波形の上のピークから下のピークまでいわゆるpeak to peak(p-p)は100 x 2√2で約282Vp-pなのです。

測定の理想的な条件は、測定する商用電源とオシロを絶縁をしつつ測定する電圧はある程度下げられればいいかな。
というわけでステップダウントランスが理想。

作業スペースに電源トランスは山ほど転がっているのだけど、コンセントとかつけないといけないのでめんどくさい。
スライダックはあるので電圧は下げられるけどあれはたしか絶縁されていない。

というわけでいろいろ考えていたのだけどトランス式のACアダプターがあった!これはACアダプターの中に電源トランスが入っているだけ。1次側は100Vで2次側は18Vとか15V。もちろん絶縁されている。

これをコンセントにさして2次側をDCジャックに挿してオシロであたって見た。その波形がこちら。

IMG_6595.jpg

山が潰れて見事に歪んでそう。ちなみにこの波形をみて歪んでいると思ったあなたはもう世間から見ると異常者です(笑)

さすがにTHDが何%かはわからない。もっといいオシロだったらわかるのかも。
プローブは1/10にして2Vレンジだったと思う。電圧は15V出力のACアダプターで無負荷なので18Vrms、50Vp-pくらいだったかと。

別の測定方法としてオシロのプローブのグランドを浮かせて(どこにも当てないで)入力端子だけをコンセントのどちらかに当てるという方法もあるみたいだけど、今回は波形がぐちゃぐちゃになってうまくいかなかった。。。

さて次は

電源波形を測定することにはなんとか成功した。

トランスを挟んで波形は変わらないの?と思われるかもしれないけど、トランスで波形が変わるとしたら過大入力で歪むか、負荷が重いかのどちらかかなと思うのだけど、入力は定格の100Vだし、今回負荷はプローブのみだからほぼオープン状態。ほぼ影響はないと思う。

さて、次を考えるとしたらこの波形をできるだけ綺麗にすることだと思う。
ちなみに歪みが0%になればハムノイズが出ていたとしても、最大120Hzとかでブーンとは聞こえないと思う(西日本で両波整流の場合)。

60Hz以上の倍音を取ろうと思うとフィルタが考えつくのだけど、実際60Hzに全く影響をあたえずに120Hz以上を切るのは不可能だと思う。
電源タップにフィルタが付いているものもあるけど、あれはデジタル機器用にもっと周波数の高いMHzオーダーのフィルタが入ってそう。

なので波形を綺麗にする系のものは、100Vを一度DCにして綺麗なサイン波の100Vを作り直している、いわゆるインバーター系になる。

そこでUPS

KOJOとかオーディオ系以外のインバーターだとUPS(無停電電源装置)がそう。宅配業者じゃないよw
UPSにもいろいろ種類があって矩形波出力なんてものも割とあるのでサイン波出力のものを。

そしてUPSには、基本的に入力をスルーしてて電源が落ちた時だけバッテリーに切り替えるものがあったりするので、それだと意味がなく常にインバーター出力のいわゆる「常時インバーター方式」がいいかな。ジョウジ、、、

でもオムロンのサイン波出力常時インバーター方式のUPSの波形がネットに上がってたのだけど、いわゆる完全なB級アンプっぽくてサイン波のグランドを挟んで上側と下側を別のトランジスタで駆動しててそのつなぎ目に歪みが発生してそう。

商用電源とはまた別の歪みなのだけどオーディオ用ではないのでそこらへんはTHDの%と含めて良しとされるのかも。。

こればかりは会社や機種ごとに見て見ないとなんとも言えないなぁ。もちろん波形だけじゃなく音もそうだし、、、

だれかUPSの波形比較やってくださいw
個人的に気になっているのはサウンドハウスのクラシックプロのやつ。
https://www.soundhouse.co.jp/products/detail/item/188417/

cp_ups.jpg

クラシックプロは他にも機種がいろいろあるのだけど、上に書いたサイン波出力で常時インバーター方式は今の所これだけ。

気になるけどB級動作だったらいやだなぁ。オーディオ用途ではないから歪率も結局変わらなかったりして、、

というわけで今の所こんな感じです。だれかこの機種をプレゼントしてくれたら測定しますw
「句読点」と「いわゆる」が多くて申し訳ないですw

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