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小学5年生の娘からされた質問です。

娘の質問をまとめると
1.電気の供給量<電気の使用量 になったら全部停電するの?
2.1.が正であるならば、普段は、 電気の供給量>電気の使用量 となってるはず、この、 供給量-使用量 の電力はどうなってしまうのか?

ということらしいです。
わかりやすい説明の出来る方、お願いします。

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A 回答 (10件)

川の水にたとえるとわかりやすいかな。



一番上に湖があります。(発電所の燃料など)
川の入り口にダムがあります。
ダムから、一定量の水を流します。(発電所)
川の各地点で水を取ります。(各家庭や企業)
普段は、河口から海へ流れていってしまいます。(捨てています。2の答え)

途中でとりすぎると、河口の手前で水がなくなります。
なくなったところ以下は水がこない(停電)
でも、なくなっていないところでも、
水位が下がって、取水口より下になったところはとれない。(ここも停電)
水位が下がって、取水口の半分しか水が入ってこなくなったところは、
正常に水が供給されないので異常が発生する。
(電圧低下、周波数の異常⇒時計が遅れる等動作不安定や異常電流により火災等がおきることも。)
異常発生を防ぐために取水口を無理やりふさいでしまうこともやります。
(変電所の送電停止。⇒停電)

子供向け説明ということで実際と多少違うかもしれませんが、
おおむねこんな感じでどうでしょう。
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この回答へのお礼

寄せていただいた回答を娘に見せたところ、この説明が一番わかりやすとのことでしたので、ベストアンサーに選びました。ありがとうございました。

お礼日時:2011/03/27 17:54

ちょっと、質問の回答にはならないとは思いますが


似たような事例で説明します。

5人乗りの自転車で一定のスピード(電圧)で平らな道(負荷があまりない)を
走れば余裕の走行ができます、ひとりぐらいさぼっても大丈夫。
これが、余った電力の行方です。

坂道(重い荷物でもいい)ではみんなが一所懸命こがなければ
スピードが落ちます。
全体のこぐ力の最大は決まってますから坂がきついと(荷物が重いと)
最終的に自転車のスピードは落ち、ついには止まってしまいます。

安定走行には、こぐ人数を増やすか、坂道を避けるかの選択が
あるわけです。

今の東電はこぐ人数が不足しているので坂道(荷物)のない状態にしなければ
いけない状況になっています。
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Ano7です。



補足します。

電気使用量を10としたら電気の供給量(電気生産量)を10に近づければいい
そうすると電気を作るための燃料など少なくてすむ。

電気使用量を15から10に減らすと
電気生産量を15から10に減らせる
そうなるとその電気を作るために使っていた燃料を15から10に減らせる・・・

そういうわけで日ごろの節電は重要

ちなみに電気の生産は完全停止すると再稼動が難しいし効率が悪いので夜間にも生産しています。
そこで始めて余るとか考えます。ただその為夜間電力料金を安くしてできるだけ余らないように使ってもらうようにしています。

夜間電力は、工場とか一般家庭であれば温水器などがそんな感じですって説明を加えれば良いのでは?

しかし、小学校5年生でここまで考える時代なんですね。
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1.電気の供給量<電気の使用量 になったら全部停電するの?



全部ではない 
電気供給量を10として電気使用量を15とします。10-15=(-5) -5の分だけ停電させます。
その-5は、病院など電気がすごく必要な所を除く場所が好ましい

2.1.が正であるならば、普段は、 電気の供給量>電気の使用量 となってるはず、この、 供給量-使用量 の電力はどうなってしまうのか?

電気使用量を10としたら電気生産量を10に近づければ
そうすると電気を作るための燃料など少なくてすむ。

こんな感じで説明すればいいのでは?
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作ったのにあまった電気はありません。



供給量とは供給可能な量ということです。
例えば、トラックに荷物を積んで坂を上っているとしますね。荷物の重さが電気の使用量です。荷物の重さがエンジンの力より小さ時はトラックは坂を登ることが出来ます。荷物が多少増えてもアクセルを余計に踏めばまだ上れます。でも、荷物がエンジンの力より重くなってしまうとアクセルいくら踏んでも、坂を上ることが出来なくなって止まってしまいます。発電所でこれが起こるとその発電所から電気を受け取っているところは全部停電してしまいます。これでは大変なことになるので、荷物の積みすぎにならないように今日はここの荷物を積むのをやめようというように、地域ごとに電気を止めているのです。
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「電気の供給量」よりも「電気を供給可能な量(上限)」と考える方が良いかと思います。



1. 供給可能な量<使用量 になりそうな場合には、一部停電などで使用量を抑えます。
供給可能な量を使用量が上回った場合には、広範囲で停電する可能性が高くなります。
ただし、実際の電力系統は多くの発電所や利用者が送電線でつながっているのと、発電所も短時間なら供給量を増やすこともできるので、様相が複雑になります。


2.普段は「供給可能な量」>使用量になっています。このときには、電気の供給量(発電量)を下げて、使用量と一致するように制御しています。(発電量>使用量になると、周波数がどんどん上がってゆくので、それを抑えるように発電量を下げて、発電量と使用量を合わせています。) 
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5年生となると電気を勉強する時期かな?



1全部停電せず済むケースが多いですが、広範囲にわたって停電します。
5年生の理解なら全部と考えて差し支えありません。
2電気は供給量が多いと、若干電圧が高くなります。
基本的には100Vの供給となっていますが、現実には100Vよりほんの少し高い電圧で供給されています。
それが逆に供給不足になると、電圧や周波数の低下が起き始め、停電となります。

電力会社は、ほんの少し供給が多くなるように需要予測して発電量を調整し、さらに電力が余る時間帯では揚水発電所を使い自分で電気を消費することで電力を安定的に供給しています。
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「電気」を「火」と置き換えて説明するとよいと思います


 ろうそくに火をともしてもその火を蓄えることは出来ません
 ろうが解けてしまえば終わりです
 ろうそくを使い切ってしまえば全部停電です
 今、地震で、ろうそくの製造が間に合わないので計画停電で
 節約している、ろうそくの製造が追いつけば元に戻ると
 説明すればよいと思います。
 結論「火」と同じように「電気」も蓄えることができないと理解させればよいと思います。
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電気の使用量が発電量を上回ると、電圧が下がり始めます。


古い機器は、電圧が下がると自然に電流が下がるものが多く、このために使用量が減ってバランスが取れたのですが、現在の電子機器の電源などでは逆に電流が上がり、電圧低下を電流増で補ってしまいます。その結果、更に電圧降下につながり、広い地域で一斉に停電したりするそうです。これは実際に起きたことがあるそうです。

2については既に回答があるように、必要な量を発電するように調整している、となりますね。火力発電は出力の調整がしやすいですし、水力発電も水を流したり止めたりといった調整が可能です。
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http://oshiete.goo.ne.jp/qa/5925465.html
作って余る、んじゃなくて基本的には余らないように発電してるみたい。

で、最大で供給できる容量の上限は 有るって話。

1の答えは「おうちのブレーカと似てる。使いすぎると落ちる」
2の答えは↑の質問についてる回答通りで「調節しながら発電してる」


電池を4つ用意して普段は3つ。足りないと1つ足して4つ。
でも4つしか無いから 更に足りなくて5つ にはできない そんな感じ。
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余剰電力の活用or処分方法に関し教えてください。
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Aベストアンサー

秒オーダーで需要量に応じた電力を発電しています。
 例えば、ある工場が終業時間を迎えてスイッチを切り電力の消費を止めると、発電機の負荷が軽くなり、そのままでは発電機の回転速度が上昇しようとします。発電機の回転数が上がると、発電する電力の周波数が高くなろうとします。このため、発電機の周波数をリアルタイムで監視して、周波数が上昇しそうになると水力発電所なら水車への弁を閉め加減として、水流を下げ発電量を落とします。逆に、発電周波数が下がりそうになったら、水車への弁を開き加減にして発電量を増やします。このようなことを自動調整しています。
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Qなぜ電力会社は揚水発電を使いたくないのか

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Aベストアンサー

皆さんが触れていない点を一つ。

 揚水式水力発電所(純揚水)で夜に水をくみ上げる人造湖での環境問題があります。水がしみこんで土砂崩れや地割れの原因になると地元での反対運動がありフル運転できないところも結構あります。

 それから、揚水式水力発電は夜止められない原子力発電所の電気を無駄にしないために作られたものなので、夜に止められる火力発電所と組み合わせれると割高な電気になります。

 短時間で止められないのは、原子力発電(止めるのはすぐだか起動に2日程度かかる)と石炭火力発電です。石油、LNG(天然ガス)はすぐに(2~3時間程度)で止められるので昼に運転して夜に止めるのが効率的な運転法です。

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Q電気回路の中性線とアースについて

気になったのでどなたか教えてください。


一般家庭の電源というのは、交流の単相3線式が多いと思うのですが、
単相3線式の回路図などを見ると、真ん中の線は中性線と呼ばれ
必ず接地されているそうですね。


で、100V電源の場合は必ずコンセントの片方が中性線になって
いるとの事ですが、ここで疑問です。


家電製品などによくアース線というものが付いています。
(エアコン、冷蔵庫、洗濯機等)

このアース線は、製品に静電気が溜まったり、漏電した際に感電しない
ように接地するものだという事ですが、100Vのコンセントは必ず
中性線が繋がっているのであれば、万が一漏電した場合や、静電気が
蓄積した場合でもこの中性線から大地に電気を逃がしてやれるのでは
ないのですか?


また極端な話、中性線=接地(アース)された線と考えると、
次のような感じの改造をしたとしても家電製品は普通に使えるのでしょうか?
(危ないので絶対にしませんが、考え方としてどうか?をお聞きしたいです)


赤、白、黒の3線のうち、白を中性線とし、赤と白の2本がコンセントとして
きている場合、白を外してアース線に繋いだ場合。
(添付画像参照)


よろしくお願い致します。

気になったのでどなたか教えてください。


一般家庭の電源というのは、交流の単相3線式が多いと思うのですが、
単相3線式の回路図などを見ると、真ん中の線は中性線と呼ばれ
必ず接地されているそうですね。


で、100V電源の場合は必ずコンセントの片方が中性線になって
いるとの事ですが、ここで疑問です。


家電製品などによくアース線というものが付いています。
(エアコン、冷蔵庫、洗濯機等)

このアース線は、製品に静電気が溜まったり、漏電した際に感電しない
ように接地するものだという事ですが...続きを読む

Aベストアンサー

>家電製品などによくアース線というものが付いています。
>(エアコン、冷蔵庫、洗濯機等)

>このアース線は、製品に静電気が溜まったり、漏電した際に感電しない
>ように接地するものだという事ですが、100Vのコンセントは必ず
>中性線が繋がっているのであれば、万が一漏電した場合や、静電気が
>蓄積した場合でもこの中性線から大地に電気を逃がしてやれるのでは
>ないのですか?

まず色々なところに誤解がありますので1つずつご説明します。

漏電は、電気を逃がしても解決しません。
漏れてはいけないものです。
火事や感電の原因になりますから。

静電気は中性線はおろか電力会社から来ている電源と無関係で、
普通、何の対策もしなくても人体への危険はありません。
但し機器を壊したり、
火花が発火事故の火元になったりすることはありますから、
それを防止するのに対策することはあります。
機器から電荷を逃がすというより、
どちらかと言えば人間から電荷を逃がします。
導電性の靴を履き床を導電性にしたりします。
電子部品なんかは導電性の袋に入れたりします。
これは静電気による帯電で例えばICチップのピン間に
何千ボルトという静電気由来の電圧がかかったりするのを
防止する為です。

次は家電製品についているアース線と、電源系統の中性線ですが、
これは全く別のものです。

アース線も電源系統の中性線は正しく接続すれば同電位です。
しかし目的が違います。

アース線は家電製品の表面や筐体などに、
故障や不良により、
内部の電源や昇圧された電源から給電されてしまったような場合、
それを逃がす為の線です。
こうしてあれば、
内部の電源や昇圧された電源から給電されてしまっても、
とりあえず電流はアース線を通って大地に逃げます。
人間が触れてもアース線と人体とでは、
圧倒的にアース線の方が抵抗が小さいので、
人間には電流はほとんど流れません。
これで人間を守ろうというのです。

ちなみにこれは3線式に限りません。2線式でも同じです。


>また極端な話、中性線=接地(アース)された線と考えると、
>次のような感じの改造をしたとしても家電製品は普通に使えるのでしょうか?

まともに動かないと思います。
確かに大地の電位と給電線の中性線は同電位ですが、
大地には抵抗がありまともに給電できない可能性が高いですね。

また仮にこれで家電を動かすだけの電気が流せたとしても、
これは漏電になります。
漏電遮断器が動作すると思います。

>家電製品などによくアース線というものが付いています。
>(エアコン、冷蔵庫、洗濯機等)

>このアース線は、製品に静電気が溜まったり、漏電した際に感電しない
>ように接地するものだという事ですが、100Vのコンセントは必ず
>中性線が繋がっているのであれば、万が一漏電した場合や、静電気が
>蓄積した場合でもこの中性線から大地に電気を逃がしてやれるのでは
>ないのですか?

まず色々なところに誤解がありますので1つずつご説明します。

漏電は、電気を逃がしても解決しません。
漏れてはいけ...続きを読む

Q電気を送る電線があれば、戻る電線もありますか?

中学生に電気回路を教えている際に、回路になっていないと電気が流れないことを強調するために、電線の事例を用いようと思いました。発電所付近では単純に言うと+から電気を送る電線とマイナスへ戻る電線、という風に大きな回路になっているのでしょうか?よろしくお願いします。

Aベストアンサー

素人ですが、いちおう下のように理解しています。3相交流の理論は一般的に三角関数を用いて説明されますのでややこしいので省いています。見た目電線が3本必要と思ってください。

①乾電池で実験するときは、直流なので電気は+から-に流れるように繋がなければならないという説明は良いとおもいます。

②送電というのは、電気を使えるように長い距離を配線したもので、電気は交流でしかも線が3本で構成されています。それをトランスにより、電圧を下げたり単相2線で一部を取り出しながら家庭まで引き込んでいます。

発電所----高圧線---変電所-----電柱(トランスで変圧)-----家庭
発電所・変電所・電柱 にはトランスがありこれはコイルの巻き数で電圧を下げる装置です。

ここで、トランスの一次側と2次側は直接繋がってはいません。
ここでは、”誘導電流”により電気を伝えます。
つまり、電流としては、ここでループするわけです。

電気が戻るという意味ではこのトランス間です。
電流はトランス間で+-を切り替えながら回ります。

③家庭内では、100Vのコンセントに繋がる機器を通じて流れることになります。
トランス + -------------------------------
          機器  機器
トランス ー -------------------------------
電気は、家電用品を伝わって流れています。これは、乾電池の場合と同じですが交流です。

電気を、電圧と電流に区別し抵抗を負荷として理解する必要もあります。
負荷に必要な電流を流せる定電圧の電源を供給することが必要です。

<以下 ご参考>
トランスの例
https://www.google.co.jp/search?q=%E3%82%AD%E3%83%A5%E3%83%BC%E3%83%93%E3%82%AF%E3%83%AB%E3%83%88%E3%83%A9%E3%83%B3%E3%82%B9&safe=off&hl=ja&rlz=1T4GGHP_ja___JP470&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ei=2FE8VZ-tOqHWmgXRqoDgBQ&ved=0CAcQ_AUoAQ&biw=960&bih=1234

トランスの理論
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%89%E5%9C%A7%E5%99%A8

素人ですが、いちおう下のように理解しています。3相交流の理論は一般的に三角関数を用いて説明されますのでややこしいので省いています。見た目電線が3本必要と思ってください。

①乾電池で実験するときは、直流なので電気は+から-に流れるように繋がなければならないという説明は良いとおもいます。

②送電というのは、電気を使えるように長い距離を配線したもので、電気は交流でしかも線が3本で構成されています。それをトランスにより、電圧を下げたり単相2線で一部を取り出しながら家庭まで引き込ん...続きを読む

Q同期発電機を母線に並列運転する条件

同期発電機を母線に並列投入する際、
1、電圧が等しいこと
2、周波数が等しいこと
3、位相が等しいこと
がありますが、それぞれ投入側が高い、低い(進み、遅れ)の状態で
投入した場合、どのような影響がありますか?

また、実際に投入する際は、投入側の電圧と周波数を若干高めで投入するのですが、
なぜでしょうか?
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

電圧が等しくない状態で投入すると,無効電流が流れます。
(発電機電圧が母線電圧より高ければ,遅れ無効電力を発生,低ければ吸収)
位相が等しくない状態で投入すると,有効電流が流れます。
(発電機の位相が母線より進んでいれば有効電力を発電,遅れていればモータ動作して有効電力を吸収)

電圧差や位相差がわずかであれば問題ありませんが,
大きな差が有る状態で無理に入れると,投入直後に大電流が流れて,
過電流リレーがとぶ可能性があります。

周波数が等しくない状態で投入すると,動揺を起こした状態になります。
周波数差が小さければ,しばらく待てば動揺が収まって同期状態に引き込まれます。
周波数差が大きいと脱調してしまいます。

>投入側の電圧と周波数を若干高めで投入するのですが
ここはよく分かりません。可能な限り合わせて投入すると思っていました。

投入直後に,有効電力,無効電力を系統から消費しない,
少しは発生する側にしたい,からでしょうか。
あるいは,原動機を同期電動機で無理に加速したくないからかもしれません。

Q接地側電線は、なぜ検電できないのでしょうか?

電気工事士初級者です。新築・改修ともにやってます。

ちょっと疑問に思った点があったので、教えていただければありがたいです。

○接地側電線は、なぜ検電できないのでしょうか
 機器を接続して、通電し動作している状態で、検電すると非接地線(+黒)しか、反応しませんよね。今まで当然だと考えていたのですが、よくよく考えると不思議です。
 通電している状態では、接地線(-白)にも電圧・電流が存在する(交流での+-)はずなのに何故なのでしょうか。

○上記に関連して
 単三回路はN相が接地されており、対地電圧は当然0Vですが、大方の場合不平衡で、電流は流れていますよね。(実際によくクランプで測定します)
 つまりどれかの回路の-には、電圧も電流も存在するはずだと思うのですが、未だかつて検出したことがありません。何故なのでしょうか。

○さらに
 片切スイッチは、開状態で機器に電圧をかけない為に、非接地線に接続しますよね。実際、開状態では、機器をテスタで測定しても0Vです。
 でもこれは直流ならば理解できますが、交流の場合、-からも(機器に)電圧・電流がかかるのではないか?と思うですが、実際そんなことはありません。何故なのでしょうか?
 (単相200Vを片切SWで切ると、機器に電圧がかかったままなのは、確認しました。当然かもしれませんが)

※ おそらく僕が「交流電源」について、正確に理解していないのが、原因と思いますが、どこを誤解しているのか、指摘していただけたら有難いです。

 ・交流電源は、電圧・電流が交番する・・・・2線は、+→-、-→+と周波数によって電圧・電流の方向が変わる。

 と理解していたのですが、

 ・-は常に0V(圧力無し)であり、+が+100V~-100Vに変動する。・・・・つまり圧力(例えれば給気と排気)は、+側にしか存在しない。
 (イメージとしては、一本のホースの片側をふさぎ、もう片方にコンプレッサーで給気と排気を繰り返している状態)

  こんな感じなのでしょうか。これにしても-側に何らかの圧を検出できると思うのですが・・・・

  ちなみに使用している検電器は、三和電気KD1です。他の検電器でも同じでした。

  いろいろな上司や先輩に質問してみたのですが、誰からも明確な返答が無かったので、こちらで質問させていただきました。
  よろしくお願いいたします。

電気工事士初級者です。新築・改修ともにやってます。

ちょっと疑問に思った点があったので、教えていただければありがたいです。

○接地側電線は、なぜ検電できないのでしょうか
 機器を接続して、通電し動作している状態で、検電すると非接地線(+黒)しか、反応しませんよね。今まで当然だと考えていたのですが、よくよく考えると不思議です。
 通電している状態では、接地線(-白)にも電圧・電流が存在する(交流での+-)はずなのに何故なのでしょうか。

○上記に関連して
 単三回路はN相が接地されてお...続きを読む

Aベストアンサー

 N相に電流が流れているのに、検電器が反応しないのはなぜか。

 一般住宅などで電流が流れている状態で、N相電線と近くの接地端子など確実に接地されている金属の間の電圧を測ると、1A当たり0.1V程度(屋外電線の長さによる)の電圧があることがわかります。
 つまりN相の電圧は、その程度なので検電器は反応しないのです。

 N相の電線は、柱状トランスで接地されています。住宅内で測定されるN相と大地間の電圧は、住宅と電柱の間の導線の抵抗に発生する電圧です。わずかなものです。
 検電器というものは、電圧相と大地間の100Vの電圧により静電容量を通じて流れる微小な電流を感知するようにできています。
 つまり100Vの電圧がかからなければ反応しません。

 片切スイッチの御質問も同様で、電圧というのは2点間の電位差のことで、どことどこの間の電圧を測っているのかよく考えてみてください。
 交流は電流・電圧の方向が変わるのですが、2点間の電圧ということは同じです。


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