【直流と交流の違い】最低限は知っておきたい電気のルール

ノウハウ


みなさんは直流と交流の違いを理解していますか?

「中学校の理科で聞いた事あるけど、直流と交流を実際どう使い分けているかよく分からない…」

電気って目に見えないから、日常生活でどう使い分けているのかいまいち、理解しづらいですよね。

たくさんの機械に囲まれた工場で勤務する上で、最低限の電気の知識は必要です。

特に電源の定格について理解しないまま機械を動かすと、一瞬で故障する恐れがあります。

今回は、電気の知識がさっぱりだという製造業の方向けに直流と交流の違いについて簡単に解説していきます。

グラフとか計算式見るとすぐ拒絶する方がいるので、なるべく文章だけでわかりやすく説明する試みです。

直流と交流の違いについてきちんと理解し、正しく電気接続できるようになりましょう!

定格電圧を知る重要性

電源の定格とは機器を出力させるために必要な電源の条件を示したものです。

電化製品の裏に型式やシリアル番号など製品情報を記載してある銘板シールが貼られていますが、そこに電源定格も記されていますよ。

例えば、銘板シールに「定格 AC100 60Hz」と記載があれば、その製品は交流100ボルトの周波数60ヘルツで動きます。

これに交流電圧200Vをかけてしまったら過剰電圧となり、ヒューズが焼けるか最悪本体が発火します。

海外旅行の宿泊先で日本から持ってきたドライヤーを使ったら壊れたなんて話聞いたことありませんか?

日常で家電を使う時は何も考えずに家庭用コンセントに接続してしまいますよね。

工場などものづくりの現場では、海外向け製品や産業用ロボットなど家庭では扱わないような製品が多く、敷地内にも様々なタイプの電源が接続できるようになっています。

よくわからないまま電源を接続して、定格外の電圧をかけてしまわないように注意が必要でしょう。

直流と交流の違い

電気の流れにも種類があり、直流と交流の2つに分かれます。

直流は「DC」、交流は「AC」と表記されますよ

身の回りの様々な電子機器を動作させるときは、AC派とDC派で分かれる訳です。

では直流と交流の違いって何なのでしょうか。

それぞれ簡単に解説していきます。

直流(DC)の特徴

直流の代表である電池

直流とは、言葉の通りで常にまっすぐ一定方向に流れる電流です。

「だから何?」って思われるかもしれませんが、最初はそういうものだと思ってください。

流れる向きが一定方向に決まっているので、直流で動く機器の接続先には、よくプラス(+)とマイナス(-)表記されていますね。

直流が使われている身近なものは、電池とかバッテリーで動くものです。

例えば、

  • ノートPC
  • カメラ
  • スマートフォン
  • ラジコン

など携帯性に優れている製品に使わていて、コンセント無しでも独立して動作できるのが便利と言えるでしょう。

直流で動く機器に必要な電圧は、5V、12V、24Vが多いですね。

交流(AC)の特徴

交流とは、時間の経過と共に大きさと向きが変化する電流のことです。

「いや、だから何なの?」と思うかもしれませんが、よくわからないうちはそういうものだと覚えてしまいましょう。

直流とは違い電流の向きが一定ではないため、交流電源の接続先にプラス(+)とマイナス(-)の表記がされていません。

交流の代表例が壁にあるコンセントです。

コンセントの差し込み口にプラス(+)とマイナス(-)表記なんかされていませんよね?

厳密に言うと向きはあるんですが、特に気にしなくても動きます。

交流の中でも単相交流と三相交流に分かれますよ。

単相

単相100Vがとれる家庭用コンセント

一般的なご家庭の壁のコンセントに流れている交流は単相です

単相交流は2本の電線を用いて、交互に電気を行き来させて機器を動かします。

緑色のアース線含めると3本線なんですが、あれは動作に影響する線ではないので、カウントしないでください。

単相電源の電圧は大きく分けて100Vと200Vに分かれ、国によって標準にしている電圧は変わります。

日本の場合、単相100Vが主流ですが、海外の大型家電のようなハイパワー機器の導入により、単相200Vがとれる環境も増えてきていますね。

ちなみに単相100V~240Vまで関係なしに接続できる機器を「フリー電源」と呼んでいますよ。

フリー電源機器だと、定格電圧気にしなくて良いので安心ですよね。

三相

三相電源は3本の電線で電流を行き来させ、単相電源よりも電気損失が少なく安定した電源供給が可能です。

ただし、三相電源は電力が大きくなるため単相と比べて安全面では注意が必要となるでしょう。

そのため三相電源で動作する機器は、工場などで扱うような加工機や業務用調理機器など、大きな電力が必要となる機械の電源として採用されていますよ

コンセントへ差し込むというよりかは、分電盤などから引っ張ってきます。

電源側の接続先を見ると、R相(赤線)・S相(白線)・T相(黒or青線)の3つがありますので、そこへ機器とつながっているU相・V相・W相の電線をそれぞれ負荷側へ接続していきます。

三相電源の電圧は200Vが主流ですが、ヨーロッパ等では400Vが主流だったりしますね。

周波数

周波数とは1秒間に繰り返す波の回数(Hz:ヘルツ)です。

「波形とか意味不明だわ…」と思われる方は「ふーん、そうなんだー」程度で知っといてください。

直流は電気の大きさが常に一定であるため、周波数は0となり特に関係ありません。

周波数が関わるのは交流であり、交流は電気の流れが時間経過と共に行ったり来たりするので、電気の波が発生します。

行ったり来たりと言っても、交流の周波数(50/60Hz)は人間の目ではわからない程度の小刻みな波ですよ。

世界基準の交流の周波数は50Hzと60Hzの2つに各国分かれます

日本は昔いろいろあったため、西日本が50Hzで東日本が60Hzとかなりややこしいことになっています。

周波数50Hzと60Hzの両方に対応している機器なら問題ありませんが、製品によってはどちらかの周波数にしか対応していない機械があるので注意が必要です。

引っ越し先で今まで使ってきた電子レンジ使おうとしたら故障したなんて事例は周波数トラブルあるあるの一つですね。

まとめ

ほとんどの機械は電気で動作するため、機械を扱う仕事をする上で最低限の電気の知識は不可欠です。

「電気は専門じゃないからよくわからないんだよな…」

と逃げていては、いくら他の分野の知識が長けていても、実務に支障がでますよ。

特に直流と交流の使い分けができないと、一瞬で思わぬ事故につながってしまいます。

自信がなかったら電源接続前に周囲の先輩作業者などに確認してもらいましょう。

それぞれの機器に定められている電源定格をきちんと守り、安全な作業を遂行してくださいね。

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