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テスラとエジソンの電流戦争の結果、テスラに軍配が上がり交流送電が採用され、それが世界標準になった。

その理由は?交流送電の方が電圧を容易に変えやすいこと、交流送電には発電機で発生した電気をそのまま使う事ができることなどがあげられる。

直流や交流とはどんな電気なのだろう?今日は直流・交流の基本を調べる。

 

直流とは?


直流(ちょくりゅう;Direct Current;略称:DC)は、時間によって大きさが変化しても流れる方向(正負)が変化しない電流である。

電池静電気により発生する電気は直流である。また、真空管トランジスタ集積回路は直流電圧で動作する。通常、一般家庭に送電されるのは交流であり、家庭用電源を使用する電化製品は交流電源に対応するが、機器によっては機器内の整流器により直流電流に変換して作動させるものもある。

交流とは?


交流(こうりゅう、Alternating Current, AC)とは、時間とともに周期的に振幅が変化し、方向が変わる電流のことである。交番電流の略である。同様に時間とともに周期的に方向が変化する電圧を交流電圧という。対義語は直流。

発電所で発生する電気は交流である。通常は三相交流発電機が利用される。発電された電力は、特別高圧に変圧器で変電され交流送電される。海底送電などでは、整流器インバータを使用した直流送電も利用される。

配電で用いられる電気方式は三相4線式三相3線式単相3線式などがある。

直流送電と交流送電


直流送電(ちょくりゅうそうでん)とは、三相交流電力を直流電力に変換し、送電する方法である。

1882年にエジソン(エジソン電灯会社)が交流送電に先立ってロンドン(1月)、ニューヨーク(9月)で行った。

長所

最大電圧が小さく絶縁が容易である。 導体利用率がよく、電力あたりの電流が小さいため電圧降下・電力損失が小さい。 2条の導体で送電できる(大地を帰路とした場合は1条でも可能であるが電蝕や通信への影響が大きいのでその対策が必要)。 交流の電力系統を分離でき、潮流調整が容易となる。

電線路のリアクタンスによる電圧降下や、静電容量によるフェランチ効果(電圧上昇)が無い。 

短所

大容量の直流遮断は難しい。交流は電流零点を有するため、この点で電流を遮断する事が可能である。電力系統で使われる遮断器は容量が大きいため遮断する段階での細工は必要である。

一方直流は零点がないため、大容量の遮断器では零点を作る細工が必要である。通常は外部に蓄えたエネルギーを逆電流として挿入するか、直流に自励振動の電流を重畳させて零点を作るかする工夫が必要である。一部低電圧では実用化されている。

高電圧大電流用にも開発が終了し実用化の検証が終了している。 交直変換の際の高調波に対する対策が必要である。

交流送電に比べて(直流-交流変換の設備が必要な分だけ)初期投資が高価である。 電線路の静電容量でフェランチ効果による障害が発生することがある。

交流送電(こうりゅうそうでん)とは、三相交流電力を変圧器などを使用して電圧変換し、送電する方法である。

長所

比較的に短距離である送電の場合に、直流送電に比べて(直流-交流変換設備が不要な分だけ)初期投資が安価である。

交流は事故時の遮断が直流に比べ容易である。 変圧器により簡単に電圧の変換が可能である。

短所

最大電圧が大きく絶縁の強化が必要である。 導体利用率が直流より低く、電力あたりの電流が大きいため電圧降下・電力損失が大きくなる。

3条の導体が必要である。ゆえに比較的に長距離の送電では直流送電よりも初期投資が高価である。

交流ループが存在すると、瞬時の潮流調整が難しく潮流の振動による大停電が起こることもある。 
 

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