電気が空中で火花を散らすのはかなりの電圧があるときだと聞いたのですが,おもちゃのモーターでも通電の瞬間は静流子に火花が見られますよね.その理由を子供にもわかるように説明したいのですが.よろしくお願いします.

A 回答 (3件)

>電気が空中で火花を散らすのはかなりの電圧があるときだ



このかなりの電圧、が問題なのです。この放電電圧は隙間の間隔が狭くなるほど低くなります。
族に千ボルト一ミリなどと言って、1mmの隙間は1000ボルトの電圧で放電してしまいます。
この放電は火花放電です。
モーターの整流子(静流子じゃないですよ。ただの変換ミスでしょうけど)は接触してますよね。
その隙間は厳密に0じゃないけど、ほぼ0として、今接触していた回転子側の金属から離れる瞬間があります。
その瞬間の隙間が1ミクロン(千分の一ミリ)なら、1ボルトでも放電してしまいます。さらに時間をたどればもっと狭い瞬間もあるので、数ボルトのモーターの整流子でも火花が散るわけです。
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この回答へのお礼

>静流子じゃないですよ。ただの変換ミスでしょうけど
すみません.本気で間違えていました.今度からは、もう少ししっかり下調べをしてから質問したいと思います。ありがとうございました.またよろしくお願いします.

お礼日時:2001/02/19 06:55

整流子の火花。

懐かしいなあ。

 回答じゃありません。実のところよく分かりません。
 軸に付いている2つの電極が回転し、これに接触しているブラシが回転子の2組のコイルに流れる電流の向きを半周ごとに反転する仕掛けですね。電極の切れ目に来たときに放電が起こるようです。コイルのインダクタンスのせいで、電流を急に切り替えようとすると電極に高電圧が発生します。これが放電を起こしている。回転が遅いとコイルにたっぷり電流が流れて(だから起動力が大きいんでしょうが)、発生する電圧も大きくなるんだろうと思ってました。でも、界磁の磁場中でコイルが動いていることによってコイルに誘導される電流もあるし(実際、発電機にもなる)、ブラシの弾性による固有振動と回転周期との共振による機械的な飛びの(ブラシが電極から離れてしまう)現象だって関係しているようなので、正確な話はやっかいそうです。

 易しい説明。インダクタンス(電気的慣性)については、その正体はコイルの作る磁場ですが、これを流体の質量のように見なす。コイルに流れていた電流が突然行き場を失って電極に溢れかえる、という感じでしょうか。
 stomachmanなら、まずはモーターを分解して仕組みと現象を観察し、負荷を掛けるとどうなるか、永久磁石を取り除いて手で回したらどうなるか、ブラシを強く圧し付けたらどうなるか、磁場の強さはどの位か、単なる電磁石ではどうなのか、コイルと並列にコンデンサを繋いだらどうなるか、など実験しながら一緒に考える、ってことになりそうです。子供にも分かるようにというより、子供と一緒に童心に帰って、かな。
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この回答へのお礼

本当によくわかりました.こんなに真摯にに答えていただけて大変感激しています.ありがとうございました。

お礼日時:2001/02/18 08:08

おもちゃのモーターの整流子(静流子では有りません)もスイッチも、流れている電気を強制的に切るものなのでスイッチで話をします。


電気回路の中にも慣性に相当するものが有って、流れている電流を切ろうとするとそれに逆らって電流を流しつづけようとする電圧が発生します。この電圧は回路によって大小様々ですがスイッチを開きかけた瞬間のスイッチの間隙(すきま)は無限に狭いわけですから僅かな電圧で火花が飛ぶわけです。(電圧/すきま=∞)
この慣性をインダクタンスといいますが、犯人はコイル(特に鉄心入り)がほとんどです。電灯のスイッチを切った時にラジオに「ガリッ」という音が入るのはこの火花が原因です。
なお非常に大型のモーターでは整流子の火花がほとんど発生しない設計がしてあり、火花が出始めると故障扱いです。
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この回答へのお礼

なるほど,納得できました.隙間の広さが問題だったのですね.ありがとうございました.

お礼日時:2001/02/19 06:50

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Q照明スイッチの中で火花

照明を消す時に、スイッチを押すと、スイッチから透けて大きめな火花が見えます。築30年の建物です。
火花が出る原因は何でしょうか。
もともとは、昔の押し下げ式のブレーカーのようなスイッチを、押しボタン式に換えたものですが、その工事をした電気屋さんに聞いても、きちんとした回答はもらえませんでした。

Aベストアンサー

電気にはACとDCの二種類が大きく分けられます。故障の原因は
1、家庭用にはこの内、ACの100V(200V)が使われています。
2、負荷により流れる電流の大きさは変わります。
3、制限以上の電流が流れると負荷の抵抗に電流の二乗に比例した熱量が発生します。
4、ですから、決められた以上のW数(電力数)の使用では必要以上の熱量になる事になる。
5、電線、器具、が決められたW数以上で使われると3、4、の連続で故障します。
6、築30年の建物ともなれば、経年変化で部品の劣化も有ります。
7、火花が出る様では5,6、での故障です。この交換は素人は危険で禁止されています。
8、電線も同じです。3、4、の連続で絶縁体の劣化で漏電~火災です。
9、普通の状態ではACでは火花などは発生しません。皆さん間違った素人知識です。
10、1、~7、に関する知識がないと火災にも繋がり非常に危険ですからです。
11、みなさん回答は素人知識の範囲です。これでもっともらしくが一番危険です。
電気工事店に依頼しましょう。
12、、あくまでも、「この交換は素人は危険で禁止され違反となります。」してはいけません。
13、簡単には火花は接点間の絶縁耐力に耐えられず通電を生ずる現象で、気圧、湿度、温度、接点の形状、材質、により、どの程度の電圧で放電するかは変わります。またDCはACと異なり又、特別な放電現象と材料の転移現象を起こします。

★ ANo.1さんの 「それで開けてみたんでしょうか。」はいけません。!
素人知識が一番危険で違反です
電気工事店に依頼しましょう。
★ANo.2さんの 「20Aの電流を15Aのスイッチで制御しようとすれば容量不足で火花が飛びます」は専門家はその様な工事はしません。
★ANo.3さんの 「ブレーカーを切って、スイッチパネルを開いて、スイッチの接点を磨いたほうが良いのですが、押し下げ式の古いスイッチはガッチリ作られているので、そのままでもすぐに火災などの事故が発生することは無いと思われます。」は基本的な間違いです。素人知識が一番危険で工事は違反です。電気工事店に依頼しましょう。

★ANo.4さんの「スイッチを押す=電気を切る時には火花が発生します。
 スイッチの接点が離れる時には瞬間的に火花が出ます。」は基本的な間違いです。
間違った知識での工事は非常に危険です違反です。
基本的にこのような現象は電気的には異常です。原因は色々有ります。素人には判断は無理です。今の日本ではその様な危険な電気部品は電気関係標準規格JIS、JES、JEC、JEM、JEA、IEI、JCS、IEC、等で規格上激しく規制され市販はされていません。

築30年の建物ともなれば、全てのパーツが経年変化での劣化です。専門家に調査
して貰いなさい。非常に危険な状態と言えます。絶縁強度もすぐ判ります。
恐らく漏電器具もあるかも知れません。ついでに検査と修理、又は廃棄を依頼して下さい。
場合によっては電線の引き換え部分も有りかも知れません。

電気にはACとDCの二種類が大きく分けられます。故障の原因は
1、家庭用にはこの内、ACの100V(200V)が使われています。
2、負荷により流れる電流の大きさは変わります。
3、制限以上の電流が流れると負荷の抵抗に電流の二乗に比例した熱量が発生します。
4、ですから、決められた以上のW数(電力数)の使用では必要以上の熱量になる事になる。
5、電線、器具、が決められたW数以上で使われると3、4、の連続で故障します。
6、築30年の建物ともなれば、経年変化で部品の劣化も有りま...続きを読む

Q直流回路を開閉させる場合の火花消去回路についてお伺いします。

直流回路を開閉させる場合の火花消去回路についてお伺いします。

モータが接続された直流24Vの回路に、スイッチを設けようと考えています。
回路開閉時にアークが発生するため、スイッチの端子間に抵抗とコンデンサを接続する火花消去回路をスイッチの接点間に入れる予定ですが、
抵抗の負荷・コンデンサの容量を決める手がかりが見つかりません。

下記の参考サイトには、抵抗は数10Ω以上が必要と記述がありますが、
どのような電圧・電流値でも数10Ωでよいのかもわかりません。
(http://panasonic-denko.co.jp/ac/j/control/switch/operation/explain_term/explain_term_001.jsp)

適切なこれらの値を決定する計算式などがありましたら、ご教授くださいませ。
よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

この手の回路は、以前は英国風の「サージ・アブソーバ」とゆう呼びかたでしたが、今は米国風の「スナバ回路」と呼ばれています。
計算式は求められますが、ものすごく複雑でしかも大胆な近似が必要です。
意欲があれば、この本の第7章を参考にして式を立てたらエエです。
http://www.amazon.co.jp/dp/4339005932

簡単な求め方は、ここに載ってます。
http://www.okayaelec.co.jp/catalog/spark/p37.pdf
ここのリンクに効果のほどが載ってます。
http://www.okayaelec.co.jp/product/noise/about3.html

Qモーター負荷が増大すると電流値が増大するのは?

 
モーターの負荷と電流値の関係は?
http://oshiete.goo.ne.jp/qa/6607162.html

の質問を立てて回答をいただきました。
そこで、モーターの回転を妨げる方向の負荷が大きくなった場合、電流値は増大するは
仕事の量が増大するというのが、説明のひとつでした。

概念的(たとえば、P=I×V の考え方で、P が増大するためには、Iが増大するからだという説明だと思います。)にはそうだと思うのですが、ミクロ的な電気の基本で考えると腑に落ちません。

それでは、V=I×R の考え方ではどうなるでしょうか?

電圧 V は、変わらないので、電流 I が増大するのは、抵抗 R が減少するからでしょうか?
モーターは、鋼材をコイルで撒いて電磁石を作っています。
その磁力をつかって回転力を作っていると思いますが、コイルに流れる電流が増大するのが、V=I×R の式から腑に落ちません。

説明していただけると、嬉しいです。
よろしくお願いします。

電気は詳しくないので、誤った理解、不足の情報があれば補足・訂正いたします。
 

Aベストアンサー

オームの法則についてですが、交流回路でコイルやコンデンサーを含む回路の場合、単純に抵抗として考えたのでは成り立ちません。これは交流回路では電流が必ずしも電圧と同じタイミングでは流れないからです。例えば、ひとつのコイルがあるとして、この直流抵抗をテスターで測って、一定の電圧を掛けたときの電流の値を測ったとき、直流では計算どおりになりますが、交流では計算値より少ない電流しか流れません。そして交流の周波数が高くなるほど電流はへっていきます。コイルにはこのような性質があります。従って、コイルを含んだ回路では単純に抵抗としては計算しません。インダクタンスという値を使い、周波数に応じた抵抗値を持つ抵抗として計算します。ある周波数での実際の抵抗値で計算すればオームの法則は成り立ちますが、周波数やコイルの持つインダクタンスによって変化するのでV=I×Rという式は用いません。モーターの場合はこの周波数にあたる部分が回転によってコイルが切り替えられる回数にあたります。

オームの法則が成り立たないという表現はちょっと言葉が足りない感がないでもありませんが、交流回路や、コイルに対してのスイッチングが行われる回路では、単純に直流抵抗で考えても正しい結果は得られません。これをさして言われた言葉であると考えるべきでしょう。

また、コンデンサーを含んだ回路も直流の考えではまったく成り立ちません。コンデンサーは直流電流に対しては、コンデンサーの容量と電流によって決まる時間だけ電流が流れて、それ以降はまったく流れなくなります。従って、これも単純にオームの法則を当てはめることは出来ません。テスターである程度大きな容量のコンデンサーの抵抗値を測って見ると判りますが、つないだ瞬間はほぼ0Ω近くの値を示しますが、時間とともに値が大きくなってしまいますので測ることすら出来ません。コンデンサーはコイルとは逆に周波数が高くなるほど抵抗値が小さくなる性質があります。

電気回路図などを見ると、コイルの値を示す単位としてΩが用いられることはなく mHやμH(ミリヘンリー・マイクロヘンリー)等という単位が用いられていますし、コンデンサーは μFやnF(マイクロファラッド・ナノファラッド)等という単位が用いられています。これは電圧と電流の関係に時間という要素が加わり、単純な抵抗のように表すことが出来ないからです。

また、交流回路では位相という問題もかかわってきますが、これは、コイルやコンデンサーなどの素子についてしっかり理解したうえで無いと説明自体に無理がありますので割愛します。

交流回路やコイルやコンデンサーに対してスイッチングを行う回路は直流回路と同じ考え方は出来ないということです。しかし、コイルに発生する逆起電力や電流の遅れ、コンデンサーに発生する電流の進みや、静電容量を加味した数値で計算すればオームの法則と矛盾することはありません。モーターの場合、直流モーターであってもコイルに対するスイッチングが行われるうえに、磁界の中をコイルが動いているという複雑な要素があるため、それらを加味して計算しない限り正しい計算は出来ませんし、交流モーターではコイルに与えられる電流が交流ですので、この時点で直流回路の計算は成り立たない上に、磁気回路の渦電流などの影響も考慮しないと正しい計算結果は得られません。

従って、質問者が行ったV=I×Rとう式ではそれらの要素がまったく考慮されていないので、単純な抵抗のみ回路でしか成り立ちません。

オームの法則についてですが、交流回路でコイルやコンデンサーを含む回路の場合、単純に抵抗として考えたのでは成り立ちません。これは交流回路では電流が必ずしも電圧と同じタイミングでは流れないからです。例えば、ひとつのコイルがあるとして、この直流抵抗をテスターで測って、一定の電圧を掛けたときの電流の値を測ったとき、直流では計算どおりになりますが、交流では計算値より少ない電流しか流れません。そして交流の周波数が高くなるほど電流はへっていきます。コイルにはこのような性質があります。従...続きを読む

Q単相モーターと三相モーターの違い。その利点と欠点。を教えてください。

位相の数が違う。といってもその「位相」って言葉から複雑怪奇。バカにでも理解できるようにわかりやすい言葉で教えてください。
単相と三相の利点と欠点。使い分け方。マメ知識なんぞ教えてください。
恥ずかしくて誰にも聞けないんです。

Aベストアンサー

一番大きな違いは、簡単な構造で、起動できるか(自分で回転を始められるか)どうかだと思います。一番簡単な構造である 誘導電動機で三相の場合はスイッチを入れるだけで回転を始めますが、単層の場合は、唸っているだけで回転を始められません。単相電動機でも何らかの方法で回転させれば、(例えば手で回しても良い、回転方向は、回してやった方向で決まる。)回転を続けます。この方法には、コンデンサー起動、反発起動等がありますが 1/2HPぐらいまでの小さなものに限られます。町工場など住宅地では、三相交流の供給が受けられませんので苦労したこともありました。


hp

QDCモータのACモータに対する利点(欠点)

DCモータとACモータ(同期機、誘導機)のそれぞれの性質についてはわかっているつもりでいるのですが、『DCモータはACモータに比べてどのような利点(欠点)があるか』ということになるとあまり答えに自信がもてません。

No.147107の回答にもありますが、まず利点として簡単に思いついたのは『電機子電圧を変えるだけで広範囲で高効率の速度制御ができるので制御しやすい』です。
しかし誘導機でも制御できる範囲が狭いだけで同じような特性があったような気がします。

同じく欠点としては、ACモータが三相交流による回転磁界で回転するのに対し、DCモータは直流を整流子とブラシで電流を反転させることで交流を作って回転しますが、『回転が速くなると整流子とブラシとの摩擦で熱や火花が生じる』ということが思いつきます。
ところがブラシレスDCモータは名前の通りブラシが無いのでそれが欠点とは言い切れないと思うのです。

それでは、いったいDCモータの利点や欠点とはどんなものがあるのでしょうか。
また、その利点はどのような用途に応用されているのでしょうか。

Aベストアンサー

モーター単体での議論と、パワーエレクトロニクスと組み合わせた場合の議論があると思います。

かつてパワエレが無かった時代は
直流機の利点
電機子電圧で広範囲の速度制御が可能
(抵抗だけで速度制御ができる)

直流機の欠点
負荷の変動により速度が変動してしまう
整流という機械的構造が必要
(ブラシのメンテが必要で堅牢でない)
大型化が困難(整流限界)2000kWくらい
直流電源が必要(商用系統に悪影響がでる)

交流機の利点
整流が必要ない
電源に同期して一定速度で運転できる(同期機)
大型化が可能
力率制御ができる
固定子と回転子のすきまが大きく構造が堅牢

交流機の欠点
速度制御が不可(同期機)、範囲が狭い(誘導機)


でありました。
パワエレはこれらの問題を解決してきました。
可変周波数を作成できるため交流機でも可変速運転が可能になり、保守コストの点で直流機を駆逐しました。

一方でシンプルな制御回路(小型軽量が可能)という点で直流機も相変わらず使われています。

ブラシレスDCは整流を外部の電子回路が代替しているので機械的な整流機構が無くなり保守は減りましたが製造コストや運転コスト(電気代)は誘導機より高くつきます。

DCが生き残るのは同じ体積あたりで扱える電力・速度の点で相変わらず優位にあり、電気自動車などスペースや重量を問題にする用途では活路があります。

モーター単体での議論と、パワーエレクトロニクスと組み合わせた場合の議論があると思います。

かつてパワエレが無かった時代は
直流機の利点
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(抵抗だけで速度制御ができる)

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整流という機械的構造が必要
(ブラシのメンテが必要で堅牢でない)
大型化が困難(整流限界)2000kWくらい
直流電源が必要(商用系統に悪影響がでる)

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