教えて!gooにおける不適切な投稿への対応について

頭がこんがらがっています。
私は電圧と電流は反比例で、電圧が下がれば電流は上がるものだと思い込んでいました。
同じ出力の200Vと400Vは定格電流が約半分になるように…
しかし電圧が下がれば電流も下がるという人もいます。
その人に聞くとV=IRの式に当てはめると…と言われると納得してしまいます。
消費電力を一定とすると反比例、抵抗を一定にすると比例ということも理解できました。
そこで気になるのが
①200Vと400Vのモータは消費電力が等しいと考えれば良いのか?
②200Vのモーターを使用している場合、電圧降下が起こり電源電圧が180Vに下がると電流値はどうなる?抵抗は一定だから電流も下がる?

以上、ご教授願います。

gooドクター

A 回答 (4件)

モーターの運転電流は、動力負荷を抜きにして考える事は出来ません。


一般的なかご型モーターの場合は、電源周波数に応じた定格回転数で回ろうとする特性があります。
動力負荷が定格最大出力だとしたら、電圧が下がった場合は、トルクが下がるので、モーターの回転数は動力負荷によって、低下する事になります。
この場合は、回転数を維持する為に動力負荷に応じた運転電流の増加がおきます。
どんどん定格電圧が下がっていった場合は、モーターにとっては過負荷になる事と同じですから、運転電流が増大しすぎて、過熱して、焼けると言う状態になります。
モーターの定格最大出力が、動力負荷に対して、充分に余裕がある場合は、ある程度の電圧低下でも運転可能な場合もあります。
①200Vと400Vのモーターの場合は、モーター効率が異なる場合があるので、同じ定格出力でも、定格消費電力は異なる場合が多いでしょう。
②10%程度の電圧低下であれば、モーターにより異なりますが、かご型モーターの場合は、運転電流は最大負荷で約11%程度増加します。
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200Vのモーターとして一般的な誘導電動機の場合、電圧が下がると電流は増加します。

(限度があるが)
http://www.jeea.or.jp/course/contents/07303/
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「電流」と「電圧」と、その結果「仕事」として得られる(逆に見れば消費される)「電力」の関係ですね。



同じ「電力」(=同じ仕事をする。モーターならものを持ち上げる、ポンプで水を送る、電熱器なら発せ熱量など)なら、電圧が半分になったら電流を倍にしないといけません。
「(電力)=(電圧)×(電流)」だからです。(1)
「私は電圧と電流は反比例で、電圧が下がれば電流は上がるものだと思い込んでいました」というのは、こちらの話ですね。自然に電流が上がってくれるわけではなく、同じ電力を維持するためには「電流を上げねばならぬ」という話です。

「電力」「仕事」に関係なく、例えば「電源100V」からどれだけ電流が流れるかというのは、「オームの法則」で、「同じ電圧なら、抵抗が2倍になると電流は流れにくくなって半分になる」ということです。
「(電圧)=(抵抗)×(電流)」の関係です。(2)
 こちらは「成り行き」の話ですから、電圧が下がれば、成り行きで電流も下がります。

この2つは、全く別のものですから、きちんと区別しましょう。

>①200Vと400Vのモータは消費電力が等しいと考えれば良いのか?

 モータの電圧(これは電源の電圧を意味します)は、消費電力とは関係ありません。
 電源電圧200Vでも重いものを持ち上げるモータは「消費電力(ワット数)が大きい」(つまり流れる電流がたくさん必要)、電源電圧400Vでも軽いものを持ち上げるモータは「消費電力(ワット数)が小さい」(つまり流れる電流は少ない)ということです。「どれだけの電流が必要か」で「消費電力」が決まります。
 ただ、「電源電圧が高いほど、同じ電力(ワット数)にするための電流は小さくて済む」ということがあるので、例えば消費電力の大きいエアコンなどでは、家庭用でも「200V電源」を使ったりします。(電流が大きくなると、エアコンまでの「配線」の微小な電気抵抗でも発熱が増えて危険なので)

>②200Vのモーターを使用している場合、電圧降下が起こり電源電圧が180Vに下がると電流値はどうなる?抵抗は一定だから電流も下がる?

 はい。普通の抵抗が一定の電気機器であれば、電流も下がります。
 電源電圧も、電流値も減るので、モータは所定の力(仕事)が発揮できないことになります。「照明」なら暗くなるし、「電熱器」なら発生熱量が減ります。

 ただし、電気機器によっては、「一定の仕事をするように電流を制御」するものもあります。電圧が減ったら、同じ「電力=仕事」になるように「電流を増やすように制御」します。たとえば、エアコン(クーラー)は「温度が一定になるように制御」しますので、室温が高いとたくさんの電流でガンガン回り、目標温度に近づくとゆっくり回ります。このような機器では、電源電圧が下がると、たくさんの電流を流して「同じ仕事」をしようとします。オームの法則でいえば「抵抗を下げて、電流をたくさん流す」ように制御するのです。


 いずれにせよ、「成り行きで、ある電圧でどれだけの電流が流れ、どれだけの電力(ワット数)になるか」という「オームの法則」と、「ある仕事をする(させる)のに、どれだけのワット数が必要か、どれだけの電圧でどれだけの電流を流さないといけないか」という「仕事=エネルギー」の話は、別物と考えてください。
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>①200Vと400Vのモータは消費電力が等しいと考えれば良いのか?



定格出力が同じなら、消費電力も同じです。

>②200Vのモーターを使用している場合、電圧降下が起こり電源電圧が180Vに下がると電流値はどうなる?抵抗は一定だから電流も下がる?

電流も下がりますから、出力も落ちます。
ただし、インバータ回路が組み込まれている場合、電圧降下は補償されます。
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