2015年05月23日

直流と交流

乾電池などのように電圧や電流の向きが常に一定の電気を直流と言う。

これに対し、電圧や電流の向きが周期的に変化する電気を交流と言う。
横軸を時間、縦軸を電圧として次のような図になる。

周波数周期1.jpg

このような波形を正弦波と呼ぶ。
波形の繰り返し1回分にかかる時間を周期〔s〕
1秒間に繰り返す回数を周波数〔Hz〕
と呼び、次のような関係がある。
周波数周期2.jpg

例えば、
東日本の商用電源の50〔Hz〕は、1秒間に50回の繰り返しがあり、
東日本の商用電源の60〔Hz〕は、1秒間に60回の繰り返しがある。


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2015年05月24日

交流の実効値

交流の電圧は常に変化しているので、その大きさは実効値で表す

実効値1.jpg

実効値・・・同じ働きをする直流の大きさに換算した値

実効値2.jpg

例えば、
一般家庭の商用電源は、最大値 141〔V〕、実効値 100〔V〕である。

特に断りが無い限り、交流○○Vというのは実効値を表す。


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ラベル:電気 勉強
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2015年05月26日

交流回路の電圧と電流

●交流回路と抵抗
01R-AC.jpg
回路に流れる電流は、直流のオームの法則(I=V/R〔Ω〕)と同じよに求めることができる。

電圧に合わせて電流も変化する
02R-AC.jpg
このように、波の上下が同じの状態を、電圧と電流の位相が同じであるという。





●交流回路とコイル
03L-AC.jpg
コイルの中に交流電流が流れると、それによって生じる磁界の影響で電流の動きを妨げる働きをする。
このコイルによる抵抗のことを誘導リアクタンスと言う。


誘導リアクタンスの大きさは次の式になる。
05L-AC.jpg


また、電流の波形は、電圧の波形より1/4周期だけ位相遅れる
04L-AC.jpg





●交流回路と抵抗
06C-AC.jpg
コンデンサは、直流をカットし、交流を通す性質がある。
交流では、コンデンサも抵抗と同じような働きをし、コンデンサによる抵抗を容量リアクタンスと言う。


容量リアクタンスの大きさは次の式になる。
08C-AC.jpg


また、電流の波形は、電圧の波形より1/4周期だけ位相進む
07C-AC.jpg


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2015年05月28日

R-L-C回路 直列

抵抗(R)、コイル(L)、コンデンサ(C)を直列にに接続した交流回路
交流RLC直列01.jpg

交流の合成抵抗直列の場合、以下の式で計算できる。
交流RLC直列02.jpg

Rを直角三角形の底辺、XLーXCを高さとすれば、斜辺の長さがインピーダンスとなり、ピタゴラスの定理で求めることができる。


また、回路全体の電圧は次のような式で求められる。
交流RLC直列03.jpg

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2015年05月30日

R-L-C回路 並列

抵抗(R)、コイル(L)、コンデンサ(C)を並列に接続した交流回路
交流RLC並列01.jpg

交流の合成抵抗並列の場合、以下の式で計算できる。
交流RLC並列02 (1).jpg


また、回路全体の合成電流は次の式で求めることができる。
交流RLC並列03.jpg


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2015年06月01日

交流の消費電力

交流の消費電力は電圧と電流が絶えず変化しており、電圧と電流の位相のズレがあると、一部の電力が無効となってしまう。

その分を考慮した数値を力率といい、消費電力は次の式で求める。

力率01.jpg

cosθ・・・力率
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