電圧について

質問

直流の場合は１５００Ｖ、交流は２万Ｖ（新幹線は２万５０００Ｖ）が多いようですが、なぜ直流と交流とで電圧が１０培以上違うのでしょうか。

交流ってこんなに高電圧にしなければならない理由があるのでしょうか。

回答No.1

pote_con · ベストアンサー

本当は、直流ももっと高い電圧にしたいんですよ。
伝送効率が良いですから。
（要は、遠くの発電所から電気を持ってくる時のロスが、電圧が大きいほど少ない）

しかし、交流は電車が使う電圧に落とすのが簡単ですが、直流は難しいんです。
電圧を返還する変圧器の大きさがでかくなってしまうから、電車に載せられなくなるのです。

だから、やむを得ず、現状のような電圧で我慢しているんですよ。

お礼

なるほど、交流が高電圧というより直流の方が低電圧と言うわけですか。

ありがとうございます

回答No.4

takarajun

補足です。

モーターに供給される電圧は375V、750V、この2種類です。
この数字をご覧になってお解かりかと思いますが、どちらも1500を2、又は4で割った数値ですね。

架線から取り入れた電気は制御方式により異なりますが、1台の電動車に搭載されているモーター４台に並列に接続される場合と、直並列に2台づつ接続される場合があります。

在来型の直流モーター、抵抗制御方式を例にとってみると…

前者の場合だとモーターに供給される電圧は375Ｖ、後者では750Ｖになります。
1Ｍ方式（電動車１両でも走行可能）の場合は750Ｖが多く、１台の制御器で電動車2台分、つまり8台のモーターを制御する、いわゆる“1C8Ｍ”方式では375Ｖになります。

尚、750Ｖ電圧の場合はモーターに流れる電流は375Ｖの場合の半分になります。

従って架線電圧をこの電圧とあまりかけ離れないようにしているわけです。

お礼

ありがとうございます

回答No.3

Kon1701

直流、今は比較的簡単に電圧を変えることも出来ますが、以前はそうではありませんでした。
このため、モーターの電圧に近いものを送電していたため、1500Vになっています。600Vも使われていますね。
直流モーターを使うのは、スピードを変えるなどの制御がしやすいという利点があるからです。

これに対し、交流はトランスを使って簡単に電圧を変えることが出来ます。ですから、電流を抑えるために電圧を上げることができます。

なお、多くの場合、架線は交流でも電車側で直流に変換してモーターを回していました。最近は異論はモーターなどが出てきていますので、変わってきていますけど。

お礼

ありがとうございます

回答No.2

windwald

高電圧にしなければならないのではなく、高電圧に出来るから高電圧にしているのです。

直流の場合、あまりに電位差(＝電圧)がありすぎると電蝕や磁界の問題が発生しますが、交流の場合この影響が小さくて済みます。また、交流はトランスを使えば簡単に電圧を変えることが出来ます。

ところで、電線で運ぶ電力は次式で表されます。
　電力＝電圧×電流　(1)
同じ電力を運ぶために、電圧を大きくして電流を小さくするか、電流を大きくして電圧を小さくするかの二択です。
ところで、電力は電線を介して運ばれます。電線の抵抗値は一定で、電線で消費される電力は次式で表されます。
　消費電力＝電線の抵抗値×電流×電流　(2)
(2)式から、電流を大きくすれば電線で消費されてしまう電力が大きくなると言えます。そこで先ほどの二択ですが、電流を大きくすると前述のように不都合がありますから、電圧を高くして電流を小さくする必要があります。

お礼

ありがとうございます