トライアックによるスピードコントローラー

今日は電気の話題です。電子工作少年レベルで知識が止まっていますので、間違いがあればご指摘下さい。

最近、手持ち工具で速度を可変できるタイプが出回っています。

汎用モーターを用いた電動工具は、電圧を変えることで回転数を変えることができ、速度を変えることは電圧を変えることに他なりません。電圧を調整する方法はいくつかありますが、制御しやすいのはトライアックを用いた方法で、現在の速度可変タイプの手持ち工具のほとんどがトライアックを用いています。

トライアックは、トランジスターのような半導体部品の一種です。交流の波形の一部を「切り取る」ことにより、電圧の「平均値」を変化させます。交流電圧は50Hzなら1秒に50回、60Hzなら1秒に60回極性が変化しますが、トライアックはその波形を見て、「0Vライン」をクロスするその瞬間から、どれだけの時間波形を「切り取る」かを「タイマー」で決めます。「切り取られた」後は入力電圧をそのまま出力に流しますが、「0Vライン」をクロスした瞬間にまたその「タイマー」をリセットし、次の波形の「切り取り」を開始します。

このように、交流の波形の何分の一かを切り取ることで電圧をダウンさせるのがトライアックであり、原理上、入力電圧以上の電圧を発生することはできません。また、原理上もっぱら交流用であり、直流電源を制御することはできません。

文章では説明が難しいですが、実際の波形の写真を示します。
先日の自作のトライアックスピードコントローラーをモーターにつないでオシロスコープで電圧をモニターしています。

ボリューム全開状態。既にちょっと欠けてます。テスターでは104Vを示します。

ボリュームを少しずつ絞っていきます。93V。

67V。

46V。

27V。この段階で、モーターは停止しました。

さらにボリュームを絞るとテスターの電圧指示は19Vまで下がりました。

かなり急峻な波形になるので、周囲に雑音をふりまく場合があります。また、コンデンサを用いている機械には、波形の立ち上がり時に大電流が流れますので、悪影響を与える場合があります。

秋月電子：トライアック万能調光器キット（４０Ａタイプ）