初歩　交流の特徴とリアクタンス

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電気工事士の試験でよく出題される電気交流のイメージ図です

交流の特徴とリアクタンス

交流の特徴とリアクタンスは、電気工事士の筆記試験の際にはよく出る、重要度の高い項目です。基礎中の基礎といえるものです。電気工事士の資格取得の勉強をするなら、必ずマスターしておきましょう。

交流の特徴

交流は、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す。日本では、東日本５０Ｈｚ、西日本６０Ｈｚの商用電源が供給されています。糸魚川を基準として、東と西では周波数が違います。これは発電機を東日本はドイツ製、西日本はアメリカ製を採用したため、世界でも珍しく２種類の周波数が混在する国になっています。交流の最大値は√２Ｖとなります。Ｖは実効値です。例えば、実効値が１００Ｖの時は１００ｘ１．４１で１４１Ｖになります。

交流の主な長所

  • 高電圧化でき、容量が同じなら容積、重量を小さくできます。
  • 変圧器を使用し、容易に電圧を変えられます。
  • 整流子が不要なので火花、高周波が出ません。
  • 漏電しても、電解作用が少ないです。

一方、直流の主な長所

  • 配線が簡単です。(三相交流は、単相負荷の平均が面倒です)。
  • 速度制御がスムーズに行えます。
  • 電線路のリアクタンスによる電圧降下や、静電容量による電圧上昇がありません。

誘導リアクタンス　回路内のコイル

誘導リアクタンス　　ＸＬ＝２πｆL

例えば、200ｍＨの自己インダクタンスのコイルに、６０Ｈｚの電圧を加えたときの誘導リアクタンスは何Ωかという質問があれば・・・　２πｆＬに数値を代入し、２πＸ６０Ｘ０．２（Ｈ）＝２４π＝２４Ｘ３．１４となり答えは７５．３６Ωになります。200ｍＨをＨの単位に直しておくことが肝です。

リアクタンス

リアクタンスとは、コイルやコンデンサーに交流を流したときに、電流の位相を変化させる抵抗部分のことです。単位はオーム（記号 Ω ）が使われます。

インダクタンス

インダクタンスとは、巻線などにおいて電流の変化が、誘導起電力となって現れる性質のことです。単位はＨ（ヘンリー）で１Ｈ＝１０００ｍＨとなりますので、問題がｍＨで出されたらＨに置き換える必要があります。
ｆは周波数で、５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚになります。

容量性リアクタンス　回路内のコンデンサー

容量リアクタンス　Ｘｃ＝１／２πｆｃ

例えば１０μＦのコンデンサーに、５０Ｈｚの電圧を加えたときのリアクタンスはという質問であれば・・・１÷２πｆＣ＝１÷（２Ｘ３．１４Ｘ５０Ｘ１０Ｘ１０-６）＝３１８Ωとなります。ここで注意すべきは、μＦをＦの単位で計算することです。

補足

  • 容量リアクタンスの式の中で後ろの１０Ｘ１０-６について説明しますと、設問がコンデンサーの容量が10μFですので、Fの単位に置き換えてやるための式です。１０（μF）　X　１０-６でFの単位になります。１０-６は指数を使っているので、わかりにくい人もいると思います。これは1/1000000のことで、0.000001になります。０の数が多くなる時には指数を使いますが、ここでは単純に小数点以下の０が5個に１と覚えておいても、良いでしょう。
    • したがって、前述の式は １÷（２Ｘ３．１４Ｘ５０Ｘ１０Ｘ0.000001）＝３１８Ωと、置き換えることもできます。
  • 通常、コンデンサー容量はμＦの単位を使います。
    Ｆは静電容量のことで、コンデンサの材料や寸法などで決まる固有の値です。ファラド(farad)の頭文字です。ｆは周波数（Ｈｚ）であり、Ｆとはまったく別物です。同じような読みをするのに、まぎらわしい略語の一つです。ｆは「frequency」の略でFは「farad」の略となります。
  • 今は、家電製品などでは、60hz、50hz兼用の物が増えてきました。しかし、電気工事士なら必ず、電気製品のhzを確認する習慣を付けておかなくてはなりません。

　　





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