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直流送電に無効電力はありませんが、どうしてないのか、その理由を答えるのに困っています。
(理由といっても簡単なものでOKなのですが)
私の考えた理由としては、
「直流では、交流のように位相のずれが発生することはなく、位相角が存在しないので直流送電に無効電力は発生しない」
なのですが、これで合っているでしょうか?もっと的確かつ簡単な言い方があるのでしょうか?

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A 回答 (3件)

電力は電流x電圧ですね。



交流の電力をどうやって求めるのでしょうか?

交流電圧はe=Esinωt
つまり周波数ωのサインカーブです。
交流電流はi=Isin(ωt-φ)
で表現され、これも周波数がωのサインカーブですが電圧と電流との間には位相差φがあります。

もし位相差が0(同相)であれば、電流と電圧の積(電力)は
p =e x i = EI (sinωt)^2 (2乗)
になり、これは周波数が2ωのサイン関数になります。

ここまでの議論は瞬間の値です。

電力は一定時間たとえば1秒とか1時間とかに仕事をどれだけするかを考えます。
上記のpを1周期にわたって積分すると電力が求まります。
これが交流の有効電力で、正の値をとります。
これは上記の積が1周期のあいだじゅう常に正の値になるためです。

もし位相差があると上記の積は1周期の間に正の値をとることもあれば負の値を取ることもあり、1周期を積分すると位相差が0のときと比べて少ない値になります。
位相差0が最大で位相差が増えるにしたがって有効電力は減っていき、位相差90度で有効電力は0になります。

無効電力は電流が流れているのに仕事をしない電力という意味です。位相差0で無効電力が0、位相差90度で最大になるように計算します。

(大学課程の電気工学ではそこはSinを使って演算することになりますが、式による説明は省き、定性的な説明をしています)

直流の場合、周波数は無いので位相差も無く、電流と電圧の積はつねに正の値をとります。


つまり説明のポイントは、「瞬時の電力」と「瞬時電力を1周期にわたって積分した電力」を区別した上で説明すればよいことになります。


式と図の説明が必要であればこちらをご覧ください

参考URL:http://www.yokogawa.co.jp/tm/TI/keimame/power/
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この回答へのお礼

詳しい説明をありがとうございました。
大変よくわかりました。これで自信を持って説明できます。ありがとうございました。

お礼日時:2004/12/08 20:13

その説明で良いと思います。



ところで、学校か何かの先生ですか?
>その理由を答えるのに困っています
そうであれば、教える相手にもそれなりの知識があるでしょうから、RLCの近似回路
(RLの直列とCの並列回路)を示して、直流(周波数f=0)においては無効分が発生
しないことを説明した方が良さそうに思いますが。
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この回答へのお礼

ありがとうございます。
私は先生ではありません。ただ単に、説明する用件があって、そこでのためにお力をお借りしただけですので。

お礼日時:2004/12/08 20:12

その通りですが、何故位相がずれると無効電力が発生するのかの理解が必要です。



電圧と電流を90度の位相でグラフ用紙に波形を書いて、波形を追って瞬時で 電圧*電流の計算をすれば理解出来ると思います
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この回答へのお礼

ありがとうございます。

お礼日時:2004/12/08 20:11

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Aベストアンサー

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E・・・素子数
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Aベストアンサー

専門的な表現は、出来ません。
一般的に、実用する形でお答えします。

P=極数→電極の数
E=素子数→過電流に反応する電極の数

単相100V2線式(一般家庭の電気負荷)→2P1E
単相200V2線式(最近では、IHクッキングヒーター等)→2P2E
単相200V3線式(一般家庭の引き込み【電柱から家に入るもの】)→3P2E
三相200V3線式(一般に動力電源と呼ばれているもの)→3P3E
のブレーカーを使用します。

単相の場合 3本線(L1,N、L2)のうちN線を中性線とし電柱上で、大地間にアースします。
したがって、N線は、漏電しても、大地間と同電位の為、電流は、ほぼ流れません。よってN線には、L1線又は、L2線より大電流が流れる事はありません。
その為、N線をつなぐ電極=Pには、素子=Eは、必要ありません。

単相100Vの場合は、L1線又は、L2線とN線の本を使用するため、2P1Eのブレーカーを、使用します。
単相200Vの場合は、L1線とL2線を使用するため、2P2Eのブレーカーを使用します。
単相200V3線は、L1線とN線とL2線の三本を使用します。3P2Eのブレーカーです。
※よく勘違いされますのは、アース線は、この3本には、含まれておりません。アースが必要なときは、L1,N、L2+アースと思ってください。

又一般家庭の場合単相3線は、分電盤の主幹(大元)のみです。200V回路もほとんどありません。

単相2線、単相3線、動力回路などの説明は、省かせてもらいます。
又、L1,N、L2の後に(線)とつけたのは、電線という意味です。(普通は、つけません。)

まとまりが悪くてすいません。

専門的な表現は、出来ません。
一般的に、実用する形でお答えします。

P=極数→電極の数
E=素子数→過電流に反応する電極の数

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単相200V2線式(最近では、IHクッキングヒーター等)→2P2E
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http://www.geocities.jp/hiroyuki0620785/k1dennki/acdc.htm

「交流」 の図の左で、くるくる回っているところが、発電所で、ここで作っている電気は「交流」です。

真ん中の、鉄の輪に電線が何回も巻かれているところが、電柱の上で見かける変圧器(トランス)というもので、発電所で起こした高い電圧(数万ボルト)の電気を家庭用の低い電圧(100ボルト)に変えています。

変圧器の右側も、「交流」ですから、そのまま(交流用の)モータを回すことが出来ます。
一般の洗濯機、冷蔵庫、掃除機、扇風機などの大きいモータがそれにあたります。

テレビ、パソコン、ビデオ、MDプレーヤなどの内部は「直流」で動いています。
また、これらに入っている小型のモータも「直流」で動くモータです。

これらの電化製品は、「直流」の電池で動かすか、100ボルトの「交流」の電気を、整流器(ダイオード)という部品で、「直流」に変えて動いています。


図の「直流」については、ちょっと難しい部分がありますが、「直流」でもトランスの一次側(左側)でスイッチを切ったり入れたりすると、二次側(右側)に電気が起きます。

これは、車のエンジン内でガソリンに点火するときの高圧の電気を作ったり、テレビの内部でブラウン管を働かせるための高い電圧を作ることに応用されています。

できるだけやさしく解説してみましたが、わからない部分がありましたら補足説明いたします。

解りやすい図解がないかと探してみました。↓
http://www.geocities.jp/hiroyuki0620785/k1dennki/acdc.htm

「交流」 の図の左で、くるくる回っているところが、発電所で、ここで作っている電気は「交流」です。

真ん中の、鉄の輪に電線が何回も巻かれているところが、電柱の上で見かける変圧器(トランス)というもので、発電所で起こした高い電圧(数万ボルト)の電気を家庭用の低い電圧(100ボルト)に変えています。

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Q対地静電容量って

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Aベストアンサー

質問2 対地静電容量
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単相交流と3相交流の違いが知りたいです。
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一般の家庭などに供給されているのは“単相交流”です。
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単相は電線が2本で、三相は電線が3本、または4本です。

単相電力では、プラス・マイナスの電流の方向が交互に変化します。つまり“上下運動”のように電圧が正負にめまぐるしく切り替わっています。
ですから、このままではモーターは回りません。そこで少し右に回るように手を加えてやると、右にどんどん回りだします。
左に回るように力を与えれば、これまた左にどんどん回りだします。
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3本の電線なら、その2本を入れ替える事で、“位相差”が逆になります。
そうなると、“回転磁界”も反転する事になります。

以上の説明は、図に描かないと非常に理解し難いものなのです。
できれば書店で電気の“交流理論”に関する参考書をお求めください。
それを学ばれてから、今一度理解できないところをお尋ねいただいた方が良いと思います。

一般の家庭などに供給されているのは“単相交流”です。
工場などで、“動力”などと呼ばれているのが“三相交流”です。
単相は電線が2本で、三相は電線が3本、または4本です。

単相電力では、プラス・マイナスの電流の方向が交互に変化します。つまり“上下運動”のように電圧が正負にめまぐるしく切り替わっています。
ですから、このままではモーターは回りません。そこで少し右に回るように手を加えてやると、右にどんどん回りだします。
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学術上はいくら優れていても実用的でないものは採用されません
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あれが、なんで必要なんだか良くわかりません。
素人的考え方だと、そんな電気が流れてる部分を地面につないじゃったら、
電気が地面にだだ漏れして危ないんじゃないか!?
とか思っちゃうのですが???

初心者向け電気のしくみ、的な本を読むと、
「接地側を対地電圧(0V)」にして、線間電圧を100Vまたは200Vにする、みたいな事が書いてあるのですが
じゃあ3線あるうちの1本は電圧ゼロだから触っても大丈夫なのか?
いやいや電線は普通交流なんだから、電圧は上がったり下がったりしているんだろう・・・
そしたら対地電圧0Vってなによ???

・・・みたいな感じで、すっかり沼にはまってしまっております。
詳しい方、どうか中学生に教えるような感じでわかりやすく解説してください(´・ω・`)

Aベストアンサー

#1お礼欄に関して、

通常の屋内配線では、
常時電線に対地100または200Vがかかっていることによる危険性
トラブルがおきたときに電線が対地6600Vになる危険性
どちらを避けますか?(どちらの方が対策が楽ですか?)という話になるかと思います。

一部特殊なところでは、一次二次の接触がおきないように十分な配慮をしたうえで、対地100Vによる感電(だけじゃなかったかも)を防止するために二次側を浮かしている、というところもあると聞いたことがあります。(医療関連だったかな。)

三相の電圧
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u相はVu-Vv=200sin(wt+π/6),w相はVw-Vv=200sin(wt+π/2) と(位相と大きさは変わるけど)三相電圧(のうちの二つ)になります。

#1お礼欄に関して、

通常の屋内配線では、
常時電線に対地100または200Vがかかっていることによる危険性
トラブルがおきたときに電線が対地6600Vになる危険性
どちらを避けますか?(どちらの方が対策が楽ですか?)という話になるかと思います。

一部特殊なところでは、一次二次の接触がおきないように十分な配慮をしたうえで、対地100Vによる感電(だけじゃなかったかも)を防止するために二次側を浮かしている、というところもあると聞いたことがあります。(医療関連だったかな。)

三相の電...続きを読む


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