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2022年09月14日

効率測定2(誤り修正)

昨日の効率測定で誤りがあるのが発覚しました。
牽引した客車の内、1輛に尾灯が付いており、その電流を差し引くのを忘れていました。

修正した結果は以下の通りです。
電圧
(V)
電流
(A)
入力電力
(W)
速度
(m/s)
動輪回転数
(rpm)
牽引負荷
(gf)
出力
(W)
効率
(%)
40.0380.1510.05764430.02416.0
6
0.034
0.2060.114126430.04823.2
80.0350.2770.172191430.07326.3
100.0360.3620.229253430.09626.6
120.0410.4920.277307470.12826.0

修正した結果では、同じ牽引負荷で電流がほぼ同じとなりましたので、こちらの方が確からしいと思います。

モータの効率分を差し引いて、その他の駆動部分の効率を計算してみると。
電圧
(V)
 モータ回転数
(rpm)
 モータ効率
(%)
 効率補正値
(%)
 4 1463 4734.1
 6 2894 5939.4
 8 4390 6639.8
 10 5821 68 39.2
 12 7057 6937.6

以前に牽引力とモータ電流から求めたモータトルクの比で計算した効率に近い値となっています。
タグ：効率 測定 摩擦 輪軸
posted by よしひろ at 09:44| Comment(0) | TrackBack(0) | 蒸気機関車製作

2022年09月13日

効率測定2

C11の効率を測定した結果は以下の通りです。
電圧
(V)
電流
(A)
入力電力
(W)
速度
(m/s)
動輪回転数
(rpm)
牽引負荷
(gf)
出力
(W)
効率
(%)
40.0430.1710.05764430.02414.2
60.0470.2840.114126430.04815.0
80.0550.4730.172191430.07316.6
100.0640.6420.229253430.09616.9
120.0760.9120.277307470.12814.2
dda40x氏の作製された高効率ギヤを1/80の蒸気機関車に換装されて効率を測定された結果がI田氏のblogに掲載されています。
それによると、効率は30%前後とのことですので、私のC11の効率は約半分ということになります。
無論、高効率ギヤを使用していませんので、この結果は良いのか悪いのか分かりません。
通常、直流モータは回転数や電圧に関係なく、トルクにほぼ比例した電流が流れます。
今回の結果では、同じ牽引負荷であるにも関わらず、電圧が高い(回転数が高い)ほど電流が増えています。
このことは、モータ以外の部分で、回転数が高くなると回転負荷が増えるということなのかもしれません。

使用しているモータは、Φ12の1.6Wのものですので、能力的には問題は無いと思いますが、本試験ではこのモータの最大効率の点よりも大きな負荷で動かしています。
機関車の効率は、モータの効率とも関係しているので、モータの効率分を差し引いて、その他の駆動部分の効率を計算してみました。
電圧
(V)
 モータ回転数
(rpm)
 モータ効率
(%)
 効率補正値
(%)
 4 1463 47 30.1
 6 2894 59 28.6
 8 4390 66 25.2
 10 5821 68 22.1
 12 7057 69 20.3

この効率補正値は、機関車の効率をモータの効率で割っただけの値です。
また、モータの効率は、メーカの特性データから割り出した計算値です。
この計算が理屈に合わないとか、こんなことは意味が無いとかご意見もあるかと思います。
コメントにてご指摘いただければと思います。
タグ：効率 測定 車輪 輪軸
posted by よしひろ at 19:46| Comment(0) | TrackBack(0) | 蒸気機関車製作

効率測定

ようやく、機関車の入出力効率を測定できる環境が整いました。
測定用路盤.jpg走行試験用路盤を作ってみました。
なるべく曲がらないようにしたかったので、15mmのベニア合板を900mm×109mmに切断した板を使用し、その下に4mm厚、40mm×80mm×40mmのアルミチャンネルを接着と木ねじで固定してあります。
ベニア板ですのである程度曲がっているため、上記アルミチャンネルで矯正しています。
路盤同士の固定は、3mm厚の20mm×40mmのアルミアングルで上記アルミチャンネルにねじ止めするようにしてあります。
路盤を8本作成し、全長7200mmで、家の廊下に置いてみました。
まず、傾き0%になるように設置してみたのですが、築50年以上経過し、震度5の地震を2度経験した家で、襖も開かない状態ですので、廊下も結構歪んでおり、調整が大変でした。
当初は、路盤にレールをスパイクするつもりだったのですが、面倒で時間もかかるので、とりあえず、組線路を乗せて使用します。
C11_22輛_低速試験.jpg
効率測定の前に客車22輛を牽引して低速走行の試験を行ってみました。
速度測定器を付けましたが、スケール換算で1km/h単位でしか表示できないため、手動でストップウォッチで測定しました。
20cmのセンサ間を走行するのに要した時間は10回測定の平均で14.4秒でした。
スケール時速換算で4.35km/hとなります。
2002年国際鉄道模型コンベンションの低速コンテストで、このC11は3cmを約1.8秒で走りましたが、今回の負荷を付けた走行の方が良い結果(より低速)になっています。
ただ、走行時の速度のむらが気になります。
  実際の低速走行映像です
 牽引負荷.png
この環境で、C11の効率を測定してみました。
客車22輛(+牽引力測定車)の牽引負荷の測定結果は左のようになりました。
12Vだけ走行距離が充分でないのか定常状態に至っていないのかもしれませんが、少し負荷が大きく出ています。
その他の電圧では、走行速度に関わらずほぼ同じ負荷となっています。
所定の電圧に設定してから、電流を流していますので急発進しています。
起動直後は客車の加速のため大きな負荷がかかっていますが、速度が安定するとほぼ均一な負荷になっています。
負荷測定はそれぞれの電圧で5回行い、データを平均化しています。
同時に速度測定器にて走行速度を、速度測定器のセンサの間を走っている時の電流値をテスタで測定しました。
結果は纏め中ですが、dda40x氏の作られた高効率ギヤと比べて半分以下の効率しかなさそうです。
タグ：効率 測定 モータ 歯車
posted by よしひろ at 00:22| Comment(0) | TrackBack(0) | 蒸気機関車製作

2022年08月22日

牽引負荷測定(JAMにて)

2022年の第21回国際鉄道模型コンベンション会場で13ミリゲージャーの集い様の13mmゲージレイアウトにて開場前に列車の牽引負荷を測定させていただきました。
この13mmゲージのレイアウトは、非常に大きく、かなり正確に作られた組み立て式です。
私の環境ではできない長い勾配区間もあり、ご協力いただいて測定させていただきました。
十三クラブの田中氏のDF50に客車7輛編成で牽引負荷を測定させていただきました。
勾配は17‰位と言われていたと思います。
私のiPhonを使用して勾配を確認しましたが、ほぼ1.5〜2.0%の間でした。(小数点以下1桁精度はちょっと怪しいかもです)
 13mm牽引負荷.png
 登り→降り→平坦の区間を2周した時の列車の牽引負荷です。
グラフは見やすくするため、平滑化してあります。
勾配の測定データは、平坦線での変動やばらつきが多いことが少々怪しいですが、勾配の最大で約1.7％と計測され、概ね実際の傾きとほぼ一致しています。
勾配が先に大きくなり、後で牽引負荷が大きくなっていくのは、牽引力測定車が列車の前に連結されているためと考えられます。
負荷については、1周目と2周目でほぼ同じですので、それなりに信頼できるデータかなと思います。
一番重いところで、約50gf強となっています。
 13mmDF50牽引力.png
 牽引機関車があとどの程度余裕があるのか確認するために機関車の牽引力を測定させていただきました。
電圧を変化させながら牽引力を測定しました。
グラフは見やすくするため、平滑化してあります。
スリップする直前あたりで60gf強が記録されています。
勾配での最大負荷が50gf強でしたので、あと1輛程度の余裕しかなさそうです。
なお、機関車の重量は測定できませんでしたので、この機関車が車重に比べて強力か否かというのは確認できませんでした。
タグ：レイアウト 測定 軸受 車輪 摩擦 輪軸 踏面
posted by よしひろ at 15:13| Comment(0) | TrackBack(0) | 輪軸

2022年08月08日

慣らし運転

C11の低速運転に効果があるかどうか分かりませんが慣らし運転をしています。
12.9Vで動かし、電流は20mAほど流れています。
続きを読む
posted by よしひろ at 14:04| Comment(0) | TrackBack(0) | 日記

2022年08月03日

低速走行

今年開催予定の国際鉄道模型コンベンションの低速コンテストへC11で参加しようと思っています。
過去データを見るととても勝ち目は無いのですが、実物換算で最高速度100km/hが出る機関車がどの程度の低速が出せるのか挑戦してみたいと思っています。
 
 約1.2Vを印加すると前進してくれます。
後進は、1.3Vをかけないと動輪が途中で止まってしまします。
トルクが小さいので、微妙な負荷で動輪の回転むらが発生しているようです。
集電の改善と、負荷のむらを改善すれば1.0Vで走ってくれるかもしれませんが具体的な対策は今のところありません。
 
 ローラ上で動かすと、車体が揺れているのがわかります。
動輪の振れが少々大きいのかもしれませんが、下手に触るとより悪くしそうなので、手を付けないでおこうと思っています。
低速は3.5Vほどかけないと動輪が回りません。
ボールベアリングの負荷がそこそこあるのでしょうか。
映像ではよく分かりませんが、手前のボールベアリングは3つとも後ろ側がほとんど回っていません。
イコライジングの負荷分散がうまく機能していないのかもしれません。
タグ：モータ 歯車 輪軸
posted by よしひろ at 18:22| Comment(0) | TrackBack(0) | 蒸気機関車製作

2022年07月31日

吊り掛けモータ6

吊り掛け動力の配線を行い、台車を床板に取付けました。
 台車配線.jpg
絶縁側車輪からの集電用にModelsIMONの集電シューセット0.1tWというものを使用しました。
集電シューが2つに分かれているのですが、かなり根元から分かれているため先で広がりやすいため、途中で半田でくっつけました。
集電シューの取付部を避けるため吊り掛け動力の金具を曲げてあります。
 台車配線2.jpg
 隣の台車と電気接続する配線のため、電線を床上に上げる必要があります。
電線が台車の回転の邪魔をしないようにボルスタねじの中心に穴を開け、電線を通しています。
 台車配線3.jpg
床の上から見たところです。
ボルスタねじの中心に穴を開けたつもりなのですが、少しずれてしまいました。
台車からボルスタを通って出てきた配線は、反対側のボルスタねじに繋がります。
 
短い直線を往復させてみました。
KATOの線路を使用しています。
タグ：モータ 歯車 車輪 輪軸
posted by よしひろ at 02:15| Comment(0) | TrackBack(0) | 電車

2022年07月29日

吊り掛けモータ5

吊り掛けモータを台車に組み込んで走らせてみました。

電圧を変えて往復させています。
すぐに行き過ぎてしまうので、よく見えませんね。
タグ：モータ 軸受 歯車 車輪 輪軸
posted by よしひろ at 01:40| Comment(0) | TrackBack(0) | 電車

2022年07月25日

吊り掛けモータ4

吊り掛けモータを新京阪P6の台車に組み込んでみました。
台車組み込み.jpg吊り掛けモータは台車のボルスタに引っ掛けるようにしてあります。
集電ブラシ用のねじ穴が丁度吊り掛けモータの引っ掛けと重なってしまっています。
集電ブラシを取付ける際には、別途ねじ穴を開ける必要があります。
タグ：モータ 軸受 歯車 車輪 輪軸
posted by よしひろ at 21:54| Comment(0) | TrackBack(0) | 電車

2022年07月21日

吊り掛けモータ3

吊り掛けの動力を組み立てました。
(モータの取付はまだです)
吊り掛け.jpg
通電の向きの関係で2種類あります。
右は歯車側が絶縁、左は歯車側が通電の仕様です。
中央にある真鍮のものは、車軸を車輪に圧入する治具です。
輪軸.jpg
輪軸は右写真のようになっています。
車輪の横の歯車はロックタイト嫌気性接着剤で車軸に固定しています。
吊り掛けの金具に取付けるため、軸受を付けてあります。
この軸受はスパイクモデル製のプレーン軸用オイルレスメタルを使用しています。
寸法の都合上、右側の軸受のフランジは0.05mm薄くしてあります。
タグ：モータ 軸受 歯車 車輪 輪軸
posted by よしひろ at 17:28| Comment(0) | TrackBack(0) | 電車
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