直流

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直流(ちょくりゅう)とは電圧や電流の大きさと方向が時間に関係なく一定のものである。直流の電源としては、電池直流発電機交流を整流した直流電源装置である。

概要[編集]

数学的手法が必要な交流に比べて直流回路の計算は簡単である。ただし、直流では変圧器が使えず、また、直流発電機はその構造上、高電圧の発電が出来ないので電力輸送が経済的に不利となる欠点がある。

直流回路[編集]

直流電源に電池の表し方を用いる。電池の電圧は時間的に変化しない。つまり直流電圧である。このとき、電気抵抗を流れる電流も不変で直流電流である。

電池から流れる電流[編集]

電流を流していない電池の両極間の電位差を電池の起電力という。この電池に抵抗を接続すると電池の内部で抵抗を生ずる。これを内部抵抗rという。電流Iが流れると電池内部で電圧降下rI[V]が起き、電池の両極間の電位差は起電力よりも低くなる。この低くなった電圧V[V]を端子電圧という。EとVの関係は次の式で表される。

V=E-rI または E=V+rI 

これをオームの法則、V=IRに代入すると

E=(R+r)I

となり、Rとrは抵抗の直列接続として働く。

抵抗[編集]

熱、光、仕事などの形でエネルギーを消費する。直流、交流、いずれも役割は変わらない。

インダクタンス[編集]

エネルギーを磁界のかたちで蓄える(電磁石)。直流電流に対しては端子間に電圧を生じないので単なる導線として短絡していると考えて良い。例えば、電球とコイルを直列に接続した場合、直流電圧では電球の明るさは変わらないが、それに大きさの等しい交流電圧(実効値)を加えたときでは交流電圧の場合の方が暗くなる。

キャパシタンス[編集]

エネルギーを電界のかたちで蓄える(蓄電池)。コンデンサーについては単なる絶縁体で開放していると考えれば良い。例えば、コンデンサーと電球を直列に接続し、これに直流電圧を加えると、電球は一瞬点灯するだけである。直流はコンデンサーを充電するときだけ電流が流れ、その後は流れない。

直流発電機[編集]

磁極の励磁の方法で他励式と自励式がある。

他励式[編集]

電機子の電源とは別に他に直流電源を用意して界磁巻線を励磁する。発生する電力を幅広く変えることができる。

自励式[編集]

  • 自己で発生させた電力で励磁を行うもので、次の3種類がある。
  • ①直巻発電機
    • 界磁巻線を電機子に直列に接続する。
  • ②分巻発電機
    • 界磁巻線と界磁抵抗器を電機子に並列に接続する。
  • ③複巻発電機
    • 直巻界磁巻線を直列に、分巻界磁巻線と界磁抵抗器を並列に電機子に接続する。

直流電動機[編集]

磁極の励磁の方法で他励式と自励式がある。

他励式[編集]

電機子の電源とは別に他に直流電源を用意して界磁巻線と可変抵抗器を直列に接続し、界磁巻線を励磁する。

自励式[編集]

電機子と界磁巻線は同じ直流電源を使用して界磁巻線を励磁する。

  • ①直巻電動機
    • 界磁巻線を電機子に直列に接続する。
  • ②分巻電動機
    • 界磁巻線と界磁抵抗器を電機子に並列に接続する。
  • ③複巻電動機
    • 直巻界磁巻線を直列に、分巻界磁巻線と界磁抵抗器を並列に電機子に接続する。


関連項目[編集]

参考文献[編集]

  • 堀孝正『パワーエレクトロニクス』オーム社出版局2002年2月25日第1版第7刷発行
  • 酒井善雄『電気電子工学概論』丸善株式会社
  • 力武常次、都築嘉弘『チャート式シリーズ新物理ⅠB・Ⅱ』数研出版株式会社新制第11刷1998年4月1日発行
  • 矢野隆、大石隼人『発変電工学入門』森北出版株式会社2000年9月13日第1版第4刷発行
  • 西巻正郎・森武昭・荒井俊彦『電気回路の基礎』森北出版株式会社1998年3月18日第1版第12刷発行
  • 電気学会「電気学会大学講座電気機器工学Ⅰ」社団法人電気学会2002年1月31日14刷発行

脚注[編集]