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商用交流の流れ
博識ある皆様からすると、なんとバカげた質問かもしれませんが よろしくお願いします。 1 わかったこと (1)家庭用コンセントにはコールドとホットがありコールド側は 過去ログで紹介のあったHP http://www.car-e.net/~dai/earth.html で説明のあるとおり、電柱変電ボックスにある二次側トランス にてアースされている。 以下↑HPの図をみながら御話させてもらいます (2)コンセントのコールド側の電圧（電位）は常に ０[V]である。 2 わからないこと。 今まで自分が学習してきた、交流は、電流の流れる向きと大きさが 変化するものということでした。数式的なことはわからないんですが、 二次側トランスで誘起された起電力を、５Vの電池に置き換えて考え ると、次のａ、ｂのどちらの関係が考えられるんでしょうか？ ａ 時計周りに電流が流れるときは、コイルの上端電位が＋5V、 中点電位が0V。反時計周りに電流が流れるときは、コイルの 上端電位が0V、中点電位が＋5Vになる。 （今までの知識では、これが正しいと思ってたんですが、これ だと、コールド側の電圧が常に０Vということに矛盾する。） ｂ コールド側の電圧が常に0Vと考えると、時計周りに電流が 流れるときは、コイルの上端電位が＋5V、中点電位が0V。 反時計周りに電流が流れるときは、コイルの上端電位が－5V、 中点電位が0Vになる。
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かなり混線しているように見受けられますので重複するかも知れませんが少し説明します。 単純にするため、２線式の交番直流で考えましょう。 １００Ｖの電池(上側＋)を２本の線で家庭に引き込み負荷(例えば電球)をつなぎます。 １秒間に５０回電池の向きを逆向きにつなぎ変えます。 仮に上の線をＡ線、下の線をＢ線とします。 本来の交流とは違いますが、一応ここでは交流とみなします。 Ａ線から見ると(Ａ線を０Ｖと考えると)Ｂ線は＋１００Ｖと－１００Ｖを行ったり来たりします。 Ｂ線からＡ線を見ても同じです。 アースとの関係は全く有りません。 ここで、Ｂ線を電池のところでアースします。 電池と負荷の関係は全く変わりません。Ａ線とＢ線の関係も変わりません。 変わるのは大地との関係だけです。 大地基準で見たＡ線はＢ線から見たＡ線と同じですが、大地から見たＢ線は常に０Ｖです。 つまり、ここで大地から見た、Ａ線、Ｂ線の対象性が崩れたのです。 ここで大事なことは接地をしても回路の動作や、各線を流れる電流には全く変化がないことです。 １箇所接地をしても、もう１箇所どこかに接地がないと電気の通り道にはならないからです。 ここで柱上変圧器の２次側の接地についてです。 これは柱上トランスの故障や高圧電線の事故で６６００Ｖが直接家庭に流れ込まないように安全対策として接地が義務付けられています。 しかし、先ほど考えたように通常時は関係が有りません。 単相３線式はこれの応用です。 単相３線式の目的は２つあります。 １．家庭用として対地電圧１５０Ｖを超えるものを供給しない。 ２．１００Ｖが２回路と２００Ｖが１回路取れるので融通性が有り、大電力が供給できる。 付帯的には、中性線には上の１００Ｖ回路と下の１００Ｖ回路の差の電流しか流れないので、中性線の電線が細く出来るというメリットもあります。
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- mak0chan
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＞（2）について、コールド側の電圧は0Vなのに、電流は流れる… 「コールド側の電圧は0V」というのは、大地に対してです。他の電線に対して 0Vではありませんから、負荷があれば電流は流れます。
お礼
ありがとうございます。もう少し考えて見ます。
- ruto
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>コンセントのコールド側の電圧（電位）は常に ０[V]である。 この意味は単に大地とコールド側間がOVということであって、基準の取り方です。 線間はE［V]即ちホット側から見ると（基準）同じようにコールド側も±E［V］になります。
お礼
電圧は電位の差なので、基準をどこにとるかで、まったく表現が変わるんですね。ありがとうございました。
- mak0chan
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(1) コイルの上端側を中心に考えると、家側に・・・ 電子の流れというとそうなりますね。 交流の電流と考えれば、上のコイル、つまり黒線から出た電流は、100Vの負荷なら白線へ、200Vの負荷なら赤線へ流れます。 (2) コイルの中点を中心に見たときは・・・ 上のコイルにつながる負荷と、下のコイルにつながる負荷とが全く同じでない限り、中線からも電流が流れますが、それはどちらかのコイルに返ります。 通常状態で、アースに電流が流れることはありません。 ＞電気回路は閉回路でないといけないという大原則がわからなく… そのとおりです。 漏電したとき、閉回路でないと、漏電した部分から建物や人体を通る閉回路を作ろうとし、災害に発展します。したがって、建物や人体より通りやすい閉回路を作ってやる必要があるのです。 建物や人体より通りやすいのは大地なので、アース線で大地につなぐのです。
お礼
（１）と閉回路の話は納得できました。（２）は補足でもう一度質問させてもらいます。御多忙中、わけのわからない質問に付き合ってくれてありがとうございます。
補足
（2）について、コールド側の電圧は0Vなのに、電流は流れるんでしょうか？同じ理由で、中線から家側に流れ出た電流は、電流は抵抗の小さいほうに流れるという性質から、家側ではなくアースに流れていくという考えしか思い浮かびません。なんか、根本的に考え方がおかしいんでしょうか？ご迷惑かもいれませんがアドバイスよろしくお願いします。
- mak0chan
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ごめんなさい。文章が未完のまま送信してしまいました。 ------------------------------------------- http://www.car-e.net/~dai/earth.html 私の環境が悪いのかもしれませんが、このURLにつながりません。その図は、変圧器の 2次側コイルは 1組だけですか、2組書いてありますか。 一般的な柱上変圧器は、2組ありますので、一応、2組書いてあるものとして以下の話を進めます。 aもbも、基本的には正解です。ただ少しだけ違うことは、 ＞コールド側の電圧が常に０Vということに矛盾する… コールド側は大地とつながっているのですから、大地から見た電位は常にゼロです。大地から見るということは、人体から見るのと同じことです。 ＞反時計周りに電流が流れるときは、コイルの上端電位が－5V… プラスかマイナスかは、何を基準にするかによって代わってきます。大地を基準にする限り、どちらも +5V、両端同士なら 5V+5V で 10Vとなります。 一般的な民生用の商用電源は単相三線式と言い、30A の一部および40A 以上の契約なら、100V が 2組あって、合計 200Vの電気が家庭の配電盤まで来ています。
補足
HPですが、アドレスに間違いがあったようですので訂正します。すいませんm（＿ ＿）ｍ http://www.car-e.net/~dai/earth.htm 電流の流れについても教えていただきたんですが (1) コイルの上端側を中心に考えると、家側に流れた り、家側から流れ込んだり を繰り返すんでしょうか？ (2) コイルの中点を中心に見たときは、コールド側が0Ｖということから、 中点から出た電流も、中点に帰ってこようとする 電流も、 アースに流れ落ちていくんでしょうか？ コールドの存在をしったおかげで、交流の仕組みというか、 電流は(+)からでて(-)に戻る。電気回路は閉回路でないといけないという 大原則がわからなくなりました。
- mak0chan
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http://www.car-e.net/~dai/earth.html 私の環境が悪いのかもしれませんが、このURLにつながりません。その図は、変圧器の 2次側コイルは 1組だけですか、2組書いてありますか。 一般的な柱上変圧器は、 一応、2組書いてあるものとして以下の話を進めます。 aもbも、基本的には正解です。少しだけ違うことは、 ＞コールド側の電圧が常に０Vということに矛盾する… コールド側は大地とつながっているのですから、大地から見た電位は常にゼロです。大地から見るということは、人体から見るのと同じことです。 ＞反時計周りに電流が流れるときは、コイルの上端電位が－5V… プラスかマイナスかは、何を基準にするかによって代わってきます。大地を基準にする限り、どちらも +5V、両端同士なら 5V+5V で 10Vとなります。 一般的な民生用の商用電源は単相三線式と言い、30A の一部および40A 以上の契約なら、100V が 2組あって、合計 200Vの電気が家庭の配電盤まで来ています。
お礼
早速の回答ありがとうございました。私の話していたものは単相三線式というものになるみたいです。 電圧での考え方は、今まで自分が理解してたものを覆すようなものではなかったので、安心しました。ありがとうございます。
お礼
具体例をしめしての説明大変わかりやすかったです。ありがとうございます。まだ混乱してますが、電圧＝電位差という観点から、基準点をよく考えもう一度自分で整理してみます。
補足
どうやら、私はアース＝0V＝インピーダンス0オームと考えてるのが駄目なようです。 アースが回路につながっていれば、電流は何事にも優先して、アースに流れていくと思ってたので、変な考えなんですかね？ あくまで基準点？？？ ymmasayan さんにも回答していただいてる３Ｐコンセントのアースとあわせて熟考してみます。