交流のAC100Vの電圧波形をオシロスコープで測定してみました。
コンセントの周波数、実効値、瞬時値含めて確認しています。
AC100Vを実際に測定した波形含めて、交流電圧を分かりやすく紹介します。
交流100Vの波形をオシロスコープで測定してみた
商用電源のコンセントのAC100Vを測定してみました。
オシロスコープで測定した交流電圧の波形が下記となります。
オシロのMeasure(測定)機能で確認したところ、筆者(西日本)の交流100Vは下記結果となりました。
- 周波数_59.9Hz ※東日本は50Hz、西日本は60Hz
- 周期_16.7ms ※T(周期)＝1/f(周波数)
- 瞬時値_144V(理想は141V) ※瞬時値=√2×100V
- 実効値_105V(理想は100V) ※AC100V=100Vrms
各測定結果について詳細に説明していきます。
また今回測定に使ったオシロスコープに関しては下記記事で紹介しています。
ぜひご覧ください。(リンク先はこちらから)
交流100Vの周波数(周期)
交流100Vの周波数はほぼ60Hz(周期=1/60Hz=16.7ms)でした。
筆者の環境は西日本の管轄ですので60Hzですが、東日本の場合は50Hzとなります。
60Hzというと「1秒間に60回分」の交流100Vの波形が繰り返されます。
そのため1秒の交流100Vの波形を見ると下記形になります
交流100Vの瞬時値(波高値)
交流100Vの瞬時値(波高値)は144Vでした。(理想は√2×100V=141Vになります。)
瞬時値のピーク箇所にカーソルを合わせていますが＋－ともに約141Vとなりました。
値が理想とずれているのは今回の測定環境がデバッグレベルのためだと思います
(測定箇所・プローブの補正などかなり適当で実施しています)
コンセントからL(Live)、N(Neutral)を端子台に引き出してプローブで測定しています。
測定の詳細に関しては別途後述します。
交流100Vの実効値
交流100Vの実効値は105Vrmsとなりました。(理想はAC100V＝100Vrmsとなります)
こちらも理想と若干値がずれています。(計算式では実行値=瞬時値/√2となります)
交流100Vの波形の測定方法
今回の交流100V波形の測定方法を紹介します。
記述するのはあくまで筆者の環境下での測定方法です。
交流100Vの測定は方法を間違えると感電・短絡・地絡するケースがあり、非常に危険です。
実施する方は電気知識を十分に持って実施をお願いします。
テスターでも交流100Vを測定可能です
今回は「波形」を測定するためにオシロスコープを使っています
しかし、交流100Vの「(実効)値」を確認するだけならばテスターで簡単に可能です。
(テスターの方がオシロのアースのような概念を気にせずに測定できますので楽だと思います)
テスターでの交流・直流含めて測定方法は下記記事で紹介しています。(リンク先はこちらから)
交流100Vのプラス・マイナス
冒頭で紹介したように交流100Vはプラス・マイナスを行き来する正弦波となっています。
そのためコンセントに+(プラス)、-(マイナス)などといった区別はありません。
しかしL(ライブ),N(ニュートラル),E(アース)を意識する必要があります。
交流100VのL,N,E
商用電源の交流100VにはL(Live:ライブ)、N(Neutral:ニュートラル)、E(Earth:アース)があります。
アース付きのコンセントの場合は下記差し込み形状です。
普段見かけない3つ目の穴がE(Earth:アース)となります
一般家庭でよく見かけるアース無しのコンセントだと下記形になります。
アース有り無しに関わらず、N(Neutral:ニュートラル)の口形状が大きくなっています。
コンセントには直接プローブは当てられないため、端子台経由で交流100Vを測定しました。
コンセントから交流AC100Vを端子台に接続しています。
(※2芯のコンセントを使う場合にはL,Nの向きには要注意です)
プローブ側にも圧着端子を付けておくことで掴みやすくなります。
コンセントと圧着端子を使ったケーブル作成方法に関しては、下記記事で紹介しています。
よろしければご覧ください(リンク先はこちらから)
もし交流100Vの測定箇所を間違えたら？
もし商用電源のL,N,Eを分からずにオシロで測定して間違えると大事故になります。
例えば(Live:ライブ)、N(Neutral:ニュートラル)を逆にした場合を検討してみます。
回路図で記載すると下記形になります。
交流100VのL(ライブ)がオシロスコープのGNDを通じてE(アース)と接続され地絡します。
大電流が流れて非常に危険です
交流100Vの大元ブレーカーがトリップします。もしくはオシロのGND箇所が大電流で焼き切れます。
オシロが故障、発火する可能性があり非常に危険です。
正しい電気知識を持って測定をお願いします。
※オシロを接地しないという方法もありますが、感電する危険性も出てきます。
この辺りはまた別記事で紹介したいと思います
交流100Vの測定環境・回路図
今回の測定環境としてはオシロスコープからのプローブに交流100Vを接続した簡単なものです。
また回路図で簡単に記載すると下記形になります。
シミュレーションできるようにLTSPICEで書いています。
測定結果とシミュレーション
冒頭でも紹介しましたが、交流100Vの測定結果は下記となります。
無事に交流100Vをオシロスコープで測定することが出来ました。
LTSPICEで交流100V波形をシミュレーションした波形と(ほぼ)同じ結果になります
まとめ・感想
今回の記事のまとめとしては下記となります。
オシロスコープは交流100Vを使った電子工作・電子回路に非常に役立ちます。
今回実際に測定でつかったRIGOL DS1054Zは趣味で使う分で非常におすすめです。
よろしければ皆さまも是非オシロを使ってみてください。
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