技術・家庭
中学生

家電の多くは直流なのになぜ発電所から各家庭まで電気を送るには交流が適しているのですか?
教えてください。

技術 エネルギー

回答

✨ ベストアンサー ✨

送電しやすいからです。

詳しい理由は、リンク先を見て下さい。
https://electric-facilities.jp/denki1/souden.html

直流の方が何かと使いやすいのですが、送電の関係で交流です。
電車も、頻繁に使う路線は直流で送電していますが、あまり電車が走らない区間は交流を使います。
その方が、費用対効果が良いのでしょうね。
私鉄の場合、全線直流は可能でしょうが、全国に鉄道網のあるJR(旧国鉄)は混ざっています。

JR西日本だと、福井県の敦賀駅付近にあります。
https://trafficnews.jp/post/110785/3

電車の線路では、デッドセクション(無電区間)で、交直の切り替えをします。
とある敦賀の無電区間【デッドセクション】
https://www.nicovideo.jp/watch/sm12681762
古い動画ですが、小ネタ満載です。
個人的には、提供 JAKUETSUのテロップがツボです。(笑)
敦賀駅にジャクエツの看板があるのが元ネタでしょうね。
この会社は、敦賀に本社を置く、幼稚園・保育園向けでトップシェアを占め、保育教材、教具を中心に幅広く色々している会社です。

すごく、ザックリした補足説明ですが、
モーターには、交流と直流の両方あります。モーターを回転させると電気を発電する発電機になります。だから、発電機も直流と交流どちらも発電は可能です。

電気 エネルギー変換 交流電源 直流電源 送電
まっきー

なるほど、ありがとうございます

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回答

交流は変圧器で一次巻線と2次巻線の比率で圧力を変換させやすいという特徴があります.電流・電圧=電力という式から,電圧が上がれば電流を減らすことができます.電流が多いほど発熱し易く,送電抵抗が大きくなります。

直流は抵抗を挟まないと高度技術を使わない限り容易に電流と電圧を電力一定の元で変換できません.
大量の電力を遠い地域から送電するので,低い電圧で送ると送電抵抗が莫大な量になりますね.ですから高圧にして高圧電線で遠隔地から損失を減らして送電させる為に交流にしています.

大都市近郊エリアの鉄道が直流なのは,変圧器の値段が高いので高頻度の大量の車両に搭載するより,地上の変電所で一括で変換した方が安上がりだからです.地方線区の交流電化は60年代の汽車ダイヤが2-3時間に一本でかつ、機関車牽引なので,変圧器は1両分でことが済むことから地上側の変電設備を減らせるように高電圧送電を行おうと考えたため行われました.

長くなりましたが色々clearが喧しかったので3部に分けました.他の方の回答の解説がメインです.

ひふみ

詳しい解説、ありがとうございました。
勉強になりました!

いえいえ,いつも筋の通ったご答弁,大変参考にさせていただいています.
余談にはなりますが,VVVFインバータ制御が普及した現在でも,交流区間からの電力はコンバータによって直流にしたのち,インバータに再変換して交流誘導電動機を駆動するという少々手の込んだ状態が続いていますね.技術的に交流状態のまま周波数変換ができれば電力損失を抑えるだけでなく車体の軽量化にも貢献できるので,省エネルギーにはまだまだ対応が仕切れていないともいえますね.

ひふみ

VVVFってそんなことしていたのですか。
架線の直流を車内で交流にしているから、元々、架線が交流の場合、車内で、直流に変えてから交流に再変換ということですね。
ま、直流を交流に変換するときに、モーターに適正な交流にして送っているから、架線の交流を適切な交流に変えれるかが課題なのでしょうかな?
(私自身が、これ以上VVVFの詳しい構造を知らないので、よくわからんです。)
でも、部品の大量生産によるスケールメリットがあるので、今の方が安上がりで、部品調達がしやすいのかも知れませんね。

VVVFはモーターに送る電気を細かく制御をする事で、高性能の出力(モーターの回転)をするのですが、その時に独特な音が鳴るんですよね。
需要はないでしょうが、音動画のリンクをはっておきます。
独特な音を消せないなら、ドレミファの音を鳴らしてしまえ!京急の発想
https://www.youtube.com/watch?v=jweW1VBB-jQ
https://www.youtube.com/watch?v=RxpCc58xJmw
色んな車両の音を集めている人の執念ってすごいですね。
https://www.youtube.com/watch?v=wZxVujqV5Qk
もう、そもそもの質問者そっちのけで、鉄オタ要素全開なコメントですみません。

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発電所とかでは発電する際にあのぐるぐる回るやつ(?)で発電していて、その発電方法では交流電源しか作れないから適しているというより、それしか作ることができないのでは?

いいえ,発電機は基本的に直流発電機が主体です.
交流発電機は,制御が難しい為普及がなかなか進んでませんでした.コンピュータの進歩で周波数調整が追い付きようやく交流モーターとして自家用車に乗るようになりました.電車で轟音を立てるのは直流モーター,ピーなど電子音を立てて発車するのはコンピュータによる周波数制御式の交流モーターです.

 交流電気は電圧と電流の変換が大変しやすいです.対して直流は抵抗器を挟まないと電圧と電流の制御ができない欠点がありました.そのため高圧電気を送ることが難しく,高電圧対応の交流電力で遠い山奥の発電所から送電されるようになったんですよ!

そうだったんですね!とても勉強になりました…!

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