一 日 の 水分 摂取扱説 / 三 相 誘導 電動機 インバータ
一日の水分摂取量 高齢者
十分な水分補給 – よく耳にする警告です。他の人から聞くこともありますが、たいていは自分の中から聞こえてきます。水を飲むことは命にとって欠かせません。水を飲む理由と必要な摂取量についてご説明します。 酸素とともに、水は生命維持の基本です。人間の体の50~70パーセントは水でできています。 水を飲むことは体にプラス 水分を補給すれば、元気が出て健康だと感じられます。BRITAの水はあなたとご家族をリフレッシュします。 水分補給のニーズ:なぜ水を飲むことはそれほど重要なのでしょう? 十分な水を飲めば、体が容易に必要な機能を遂行してくれるのです。ビタミン、炭水化物、タンパク質は適切に分解され、酵素反応がスムーズに発生し、存在する栄養素が細胞に浸透し、毒素は排除されます。免疫系を増進し、皮膚につやが出て、全体的に体調がよいと感じられます。体温を調整し、筋肉を作り、脂肪を燃やす体の能力は水の消費に関連付けられています。 それでは、1日にどれくらいの水を飲む必要があるのでしょう? 成人は呼吸、食品の消化、汗によって1日に平均1. 5~2リットルの水分を失います。活動していない間でも失っているのです。このため、1. 5~2リットルの水を補給する必要があります。アスリートや暑い地域に住んでいる人は水分補給のため、さらに多くの水を飲む必要があります。 成人、子供、高齢者 – 年齢や体重、ライフスタイルによって、適正な水分摂取量は変わります。病気なのか健康なのか、また食事も重要な役割を果たします。たとえば、菜食主義の人や大量の果物と野菜を食べる人は、水分補給ニーズの一端をこのような食べ物で補っています。 あらゆるものは水に由来し、あらゆるものは水で変ずる。- ミレトスのタレス、ギリシャの哲学者(紀元前625~547年) 1日に必要な水分量は? 健康な成人は毎日、体重1キロにつき約35 mlの水が必要です。これは科学団体の一般的なガイドラインに基づく最低限の量です。体重50キロの人は1. 7リットル、60キロであれば2. 1リットル、70キロでは2. 4リットル、80キロなら2. 一日の水分摂取量 高齢者. 8リットル必要ということになります。基本的ルール:体重が多いほど、必要な水分量も増えます。 水を飲みすぎることなどないと思いますか? 水の飲みすぎは、水を十分に飲まないことと同じくらい悪影響があります。推奨される毎日の摂取量は、腎臓と心臓が対応できる量を反映しています。 毎日飲む必要のある水の量は、年齢や食事、活動レベル、天候の影響も受けます。昼間にずっと休みなく屋外で飛び回る活発な子供は、ベッドに座って魔法の世界に心を馳せて時間を過ごす本の虫よりも、たくさん水を飲む必要があります。それでも、健康な子供の推奨摂取量は1日約1.
それには喉の渇きと腎臓が関係している。 渇き 体がもっと水分を欲している時はサインを出す。体内のさまざまな細胞が脳にメッセージを送り、水分レベルが下がったと伝える。脳は喉が渇いたと感じて、水分補給したくなる。 しかし時には喉が乾いていなくても水が飲みたくなることがある。食べたものを下に通すのを助けるため、仕事の休憩時間にコーヒーを飲んだり、友人と夜出かける時に飲んだりする。 喉の渇きだけが体の水分バランスを調整する方法ではないのだ。 腎臓 体が水分バランスを調整する上でもっとも重要なのは腎臓だ。水分を保持することも失うこともできる。 腎臓には無数のネフロンがある。それらは顕微鏡でしか見えない微細なふるいで、血中の廃棄物や毒素を濾過し、尿として体外へ出す。 また腎臓は塩分を使って水分を動かす。浸透作用によって、水分はより高濃度エリアのほうに動くことがわかっている。 体はもっと水分レベルをあげたくなると、そのふるいを通った塩分を取り返す。これが血液濃度を高めて、結果的に水分が血中に動く。 逆に、腎臓が水分を失いたい場合は、その塩分を取り返さないため、尿の塩分レベルが高くなり、尿として失われる水分量が増える。 どのくらいの量の水を飲むべき? 一日の水分摂取量 計算. Dulin Getty Images 飲むべき水の量は日によって異なり、以下のような要因でも異なる。 年齢:年齢とともに必要な水分量は減る。 性別:女性は男性より必要量が若干少ない。 身体組成:筋肉より脂肪のほうが水分量が少ないため、脂肪が多い人は必要な水分量が少なく、筋肉量が多い人は水分が多く必要。 活動レベル:活動レベルが高い人は水分摂取量も多く必要。 上記のような要因により、1日に必要な摂取目標量を正確に設定するのは難しく、成人向けのガイドラインは非常に異なる。 欧州食品安全機関(EFSA) は2010年に、1日あたり男性は2. 5L、女性は2Lを推奨。 Food and Nutrition Board2004(アメリカとカナダの食品および栄養委員会) は、男性は1日3. 7L、女性は2. 7Lを適切としている。 必要な水分量は体重を目安に使って計算されている場合が多い。例えば、体重(kg)を30で割ると、60kgの人は2Lになるという計算だ。 こうした量には飲み物だけではなく食べものからの水分も含まれていることをお忘れなく。 実際の水分(飲みもの)の量で言えば、NHS(英国の国民保健サービス)のガイドラインでは約1.
振幅がいろいろなパルス波が出力されている なお,上図の波形を生成する場合, 三角波をオペアンプのマイナス側 正弦波をオペアンプのプラス側 へ入力すればよい. そうすれば,オペアンプは以下のように応答する.上の図では横に並べているのでわかりづらいが,一応以下のように出力がなされているはずだ. 三角波 > 正弦波:負 三角波 < 正弦波:正 PWM制御回路 三角波の周波数を増やすと,正弦波との入れ替わりが激しくなり,出力パルスの周波数も増える. スイッチング素子とダイオード PWM制御によって「パルス波」が生成されることはわかった.では,そのパルス波がどうなるのか? インバータでは,PWMのパルス波は スイッチを駆動する半導体素子(IGBTとか)へ入力 される. PWM制御回路からインバータ内にある,2直列×3並列のトランジスタへ入力 このスイッチ素子(たとえばトランジスタ)はひとつの相に二つ繋がれている. 両端にはコンバータからもらってきた直流電圧を入れている(上図左端の"V").直流電圧Vはモータを駆動する電圧となる. トランジスタはPWMのパルス波によって高速でスイッチングを行う.パルスが正か負かによって,上図上下方向の電流を流したり,流さなかったりする. また,トランジスタと並列にダイオード(整流作用)が接続されている.詳しい動作原理はさておき, パルスによるON/OFFとダイオードの整流作用によって, モータを駆動する直流電圧が,細かいパルス波に変えられる という現象が起こると理解すれば良い. 三相インバータは,直流電圧を以下のような波形に変えて出力する.左がコンバータからもらった直流電圧,右が三相インバータのうち1相が出力する波形だ.多少,高調波成分を含むものの,概ねパルス波に近い波形であることがわかる. インバータが直流をパルス波にする パルス波とRL過渡応答=交流 誘導モータのところで書いたが,電流が流れるのは固定子のコイル部分であり,抵抗(R)成分とインダクタンス(L)成分をもつ.つまり,誘導モータは抵抗・インダクタンスの直列回路(RL回路)と等価であると考えられ,直流電圧に対してRL回路と同様の応答を示す. RL回路は,回路方程式から過渡応答を計算できる.図で表すと,ステップ入力に対する過渡応答は以下のようになる. 直流電圧が入っているときは緩やかに増加して,直流電圧に飽和しようとする, 逆に0Vの時は緩やかに減少して0に収束する.
三相誘導電動機(三相モーター)の トップランナー制度 日本の消費電力量の約55%を占める ぐらい電力を消費することから 2015年の4月から トップランナー制度が導入されました。 これは今まで使っていた標準タイプ ではなく、高効率タイプのものしか 新たに使えないように規制するものです。 高効率にすることで消費電力量を 減らそうという試みですね。 そのことから、メーカーは高効率タイプの 三相誘導電動機(三相モーター)しか 販売しません。 ただ、全てのタイプ、容量の三相誘導電動機 (三相モーター)が対象ではありません。 その対象については以下の 日本電機工業会のサイトを参考と してください。 →トップランナー制度の関するサイトへ 高効率タイプの方が値段は高いですが 取付寸法等は同じですので取付には 困ることはなさそうです。 (一部端子箱の大きさが違い 狭い設置場所で交換できないと いう話を聞いたことはあります。) 電気特性的には 始動電流が増加するので今設置している ブレーカーの容量を再検討しなければ いけない事例もでているようです。 (筆者の身近では今の所ないです。) この高効率タイプへの変更に伴う 問題点と対応策を以下のサイトにて まとめましたのでご参照ください。 → 三相モーターのトップランナー規制とは 交換の問題点と対応策について 8.
三相誘導電動機(三相モーター)の構造」 で回転子を分解するとかご型導体がある と説明しましたが その導体に渦電流が流れます。 固定子が磁石というのは分かりずらいかも しれません。 「2. 三相誘導電動機(三相モーター)の構造」で 固定子わくには固定子鉄心がおさまっていて そのスロットという溝にコイルをおさめている といいました。 そして、端子箱の中の端子はコイルと 接続されておりそこに三相交流電源を接続します。 つまり、鉄心に巻いたコイルに電気を 通じるのです。 これは電磁石と同じですよね?
電車は「誘導モータ」で走る. 誘導モータを動かすためには,三相交流の電圧・電流が必要. VVVFインバータは ,直流を交流に変換し,誘導モータに三相交流をわたす役割を担っている. VVVFインバータの前提知識 VVVFインバータ説明の前に,前提知識を簡単に説明しておく. 誘導モータとは? 誘導電動機(引用: 誘導電動機 – Wikipedia ) 誘導モータを動かすためには, 三相交流 が必要だ. 三相交流によって,以下の流れでモータが動く. 電流が投入される モータの中にあるコイルに電流が流れて 電磁誘導現象発生 誘導電流による 電磁力発生 電磁力で車輪がまわる 誘導モータの詳しい動作原理については,以下の記事を参照. とりあえず,誘導モータを動かすためには 誘導モータ: 電磁誘導 と 電磁力,三相交流 で駆動する くらいを頭に置いておけばいいと思う. 三相交流とは? 交流 は,コンセントにやってきている電気のこと.プラスとマイナスへ,周期的に変化する電圧・電流を持っている. 一方, 直流 は「電池」.5Vだったら,常に5V一定の電圧が出ているのが直流.電圧波形はまっすぐ(直流と呼ばれる理由). 「 三相 」は名前の通り, 位相が120°ずつずれた交流を3つ 重ねた方式のこと. 日本中に張り巡らされている電力線のほとんどが「三相交流」方式.単相や二相じゃダメ?と思うかもしれないが, 三相が一番効率がいい (損失が少ない)ので三相が使われているのだ. 三相交流=モータの駆動に必要 交流を120°ずらして3つ重ねると損失が少ない インバータの概要と役割 トランジスタとダイオードを組み合わせた回路=三相インバータ 三相交流と誘導モータの知識をふまえた上で,インバータの話に入る. インバータがやっていること インバータ(Inverter) は,「 直流を交流に変える 」機器. コンバータ(converter) は,「 交流を直流に変える 」機器. 鉄道では「三相インバータ」が使われている. 頭に「三相」とついているのは「三相交流」で誘導モータを動かすためだ. じゃあ具体的に三相インバータは何をしているのか?というと・・・ 「 コンバータから受け取った直流を,交流に変えて,モータに渡す 」役割をしているのだ. なお,インバータは電線からとった電力をいきなりモータに入れるわけではない.
PWM制御の正弦波周波数=インバータ出力の交流周波数=モータのスピード変化 インバータから出す交流の周波数を変化させるためには, PWM制御における正弦波の周波数を逐次変える必要がある. しかし三相インバータ回路だけでは,PWMの入力正弦波周波数が固定されている. そこで実際の鉄道に載っているインバータでは, 制御回路(周波数自動制御) を別に組み込んで,自動的にPWMの正弦波周波数を,目標スピードに応じて変化させているのだ.この周波数を変化させる回路が,結局のところ「 VVVF 」であると思われる. 同期パルス変化=インバータの音の正体 先ほど,インバータの交流生成のところで 三角波の周波数を上げる=スイッチング周波数を上げる=滑らかな交流が出せる というポイントを述べた. では,PWMで三角波の周波数をずっと高いまま,目標となる正弦波の周波数も上げたり下げたりすればいいではないか?と思うかもしれない. たしかに,三角波の周波数を上げっぱなしで目標周波数の交流を取り出すこともできる. しかし,三角波の周波数を上げることで,スイッチング周波数が上がるという問題がある.スイッチングの周波数が上がってしまうと, スイッチング素子における損失が大きくなってしまうのだ. トランジスタは結局スイッチの役割をしていて,周波数が高いということは,そのスイッチを沢山入れたり切ったりしなければならないということ.スイッチの入切は,エネルギーを消費する.つまり,スイッチング回数を増やすと損失もそれだけ増えるのだ.損失が大きいというのは,効率が悪いということ.電力を無駄に使ってしまう. エネルギを効率よく使うため,実際の電車においてスイッチングの周波数は上限が設けられている,たとえば東海道新幹線N700系新幹線は1. 5kHz. インバータは省エネに貢献しているのだ 電車が加速するとき, 三角波と正弦波周波数比を一定に保ったまま,正弦波の周波数は上がる . 正弦波の周波数上昇にともなって, スイッチング周波数も上がっていく . スイッチング周波数が設定された上限に達したら,制御回路が自動的にPWMの 三角波の周波数を下げている("間引き"のイメージ) . そうすると,正弦波の周波数は上昇するが,矩形波のパルス幅が大きくなって("間引き"のイメージ),スイッチング周期は長くなる(⇔出力される交流は"粗く"なる).