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電験の勉強中ですが過去問などでkwと書かれているとき、それが1秒当たりの電力か、1時間当たりなのか識別方法が分かりません。これについては、gooでも多数のQ&Aがありますが、いまいち分かりません。
1 たとえば、第3種電気主任技術者が保安監督できる範囲は発電所出力5000<kw>以下という時、これは1秒当たり、または1時間当たりの電力を示すのでしょうか?
2 変圧器の鉄損が120<w>である場合、1日の損失電力量(kw・h)の値は?という問題では、回答を調べると1時間当たりの電力を示しているようです。(法規の問題)
3 出力500<kw>の発電所を建設するとき、有効落差が30mの場合の流量は?という問題では、1秒を当たりの電力を示しています。(電力の問題)
なにか、経験的なものがあるのでしょうか?
No.2ベストアンサー
- 回答日時:
電験の勉強はしたことがないので法律のことはわかりませんが、ご質問内容を読んで判断する限りでは、「電力」と「電力量」を混同しているように見えます。
電力というのは、
電力=電圧×電流
です。これに対して電力量は
電力量=電圧×電流×時間
です。5000<kw>というのは電力であり単位はkw(キロワット)です。
1日の損失電力量(kw・h)というのは書いてある通り電力量であり、単位はkw・h(キロワット時)です。
電力1キロワットというのは、100Vの電圧で10Aの電流を流した時の「今この瞬間に流れている電気」の量です。
これに対して電力量1キロワット時というのは100Vの電圧で10Aの電流を1時間流した時の「流し終わった電気の総量」を表します。
ご質問の2の2.88kw・hというのは、「24時間かけて」失われた電気の総量ですから、「1時間当たり」に失われた電気の量ではありません。1時間当たりでは
120w×1時間=120w・h
です。このときのw・hという単位は、電気を流した流した(失われた)総量であって、1時間当たりではありません。1時間当たりではないので、「1時間当たりでは120w・h」と言う必要があるのです。
ゴムホースを使って池に水を入れる場合を考えてください。直径1cmのゴムホースを使って水を入れることにします。さて、直径1cmというのは1秒当たり直径1cmなのでしょうか?それとも1時間当たり直径1cmなのでしょうか?
この質問はナンセンスですよね。ホースの直径は水がどれだけ流しやすいかの目安ですから、1時間当たり直径1cmなんてことはありませんよね。これに相当するのが電力1kwです。
ではこのホースを使って24時間水を流し続けると、池にはどれだけの水が溜まるでしょうか?24時間で2,280kL(キロリットル)の水が池に入ったとします。さてこの2,280kLというのは1時間あたりでしょうか?それとも1秒当たりでしょうか?
どちらも違いますよね。24時間で2,280kLですから、1時間あたり0.120kL(=120L)の水が池に入っているはずです。
さて、ご質問の1の「発電所出力5000<kw>以下」というのは、ゴムホースの太さに相当します。太いとたくさんの水(電気)が流れますし、細いと少ししか流れません。
ところで、5000<kw>の太さのホースで3分間水(電気)を流した時と、その10分の1の太さの500<kw>のホースで1時間水(電気)を流した時を比べると、流れた総量はどちらが多いでしょうか?
5000<kw>×3分=15000kw・分=250kw・時
500<kw>×60分=30000kw・分=500kw・時
となりますから、流れた総量は細いホースで1時間流した方が多くなります。これが電力量です。
2変圧器の損失が120<w>であるということは、ホースに120<w>の穴が開いていて、水が漏れてしまうということです。120<w>の穴から1時間に漏れる量は
120w×1h=120w・h
です。24時間では
120w×24h=2880w・h=2,280kw・h
となります。
これは24時間かけて漏れた総量ですから、1時間当たり2,280kw・h漏れたわけではありません。
120wの穴から24時間かけて漏れた量です。これは2,280wの穴から漏れたとすると1時間で漏れてしまう量です。そういう意味です。
3 出力500<kw>の発電所
これは、何時間かかけて流し終わった量ではなく、今この瞬間に流れている量ですから、ホースの太さです。
「1時間当たり」というのはとりあえず忘れましょう。
今考えているのがホースの太さ(電力、単位kw)なのか、そのホースを使って池に貯めた総量(電力量、単位kw・h)なのか、を考えましょう。
ありがとうございました。電力と電力量の違いとても良く分かりました。
また、これまで、次のように勘違いしていたことが理解できました。
100kwの電力を1時間連続して使用した場合、100kw×60(分)×60(秒)=360,000kwhと考えていました。
正しくは、kwhの定義から100kw×1(時間)=100kwhですよね。
No.1
- 回答日時:
電験については知りませんので、あくまでも一般論として...
まず、電力と電力量の区別がついていないように思います。
電気だと直感的にわかりにくいので、形のある物体を動かす場合で考えてみます。
1kgの質量を持つ物体に1m/s^2の加速度を生じさせる力が1N(ニュートン)です。
1Nの力を加えて物体を1m動かしたときの仕事量が1J(ジュール)です。
1秒あたり1Jの仕事量をこなすときの仕事率が1W(ワット)です。
電気の場合は、この仕事率のことを電力と呼んでいます。
そして仕事量のことを電力量と呼んでいます。
上記にならえば、電力量の単位にはJを使うのが筋ですが、実際の運用上の便宜から、1時間を基準としたw・h(ワット・アワー=ワット時)を使っているわけです。前につくk(キロ)はkmなどと同じで1000倍の意味ですね。
つまり、kWとkW・hでは表現するものが異なるのです。
実際、JはW・s(ワット秒)と表現することもできます。
高校程度の物理の知識があれば、簡単に理解できると思いますよ。
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