コイルについて

質問

電圧コイルと電流コイルって、何のことでしょうか？
コイルとは、らせん巻きにした金属導線にすぎないのではないですか？
電気や物理学が詳しくないので、どなたかわかりやすく教えて下さい。
よろしくお願いします。

回答No.2

candle2007 · ベストアンサー

「電圧、電流測定のためのコイル」ではなく、「電圧、電流（の大きさ）によって”円板を駆動する”コイル」です。

同相の電圧、電流の積によって円板の回転速度が決まるため、無効電力はキャンセルされ、有効電力のみが計測されるようになっています。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%BB%E5%8A%9B%E9%87%8F%E8%A8%88

なおご質問は、自分で調査した資料がある場合は、なるべくそれも一緒に掲示した方が、良い回答が得られるのではないかと思いますので、ご参考まで・・・

参考URL：

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%BB%E5%8A%9B%E9%87%8F%E8%A8%88

お礼

ご回答ありがとうございました。
質問の背景となるソースのありかを忘れてしまったので、提示しませんでした。今後、留意します。

それで、

＞＞＞　「電圧、電流（の大きさ）によって”円板を駆動する”コイル」です。

ということですが、要するに、引き込み線からくる電路への接続方法が異なるだけなのですか？
電圧コイルは並列に、電流コイルは直列に、つなぐということですか？

ウィクペディアの電力量計の説明が理解できない低レベルなので、しつこくおうかがいしますが、わからん奴だなあと感じるようでしたら、印籠をお出しください。質問を締め切りますので。

回答No.11

foobar

以下、余談（もとのご質問からは離れて誘導型電力量計の話です）ですが、、

誘導型計器だと円盤に働くトルクは、＃１０さんが書かれているように、電力に比例します。
ここで、電圧計や電流計のようにバネで支えて、針で電力を指すような使い方なら、このままでいいのですが、円盤の回転数を計って電力量を測る場合には、もう少し工夫が必要なようです。

・円盤の回転数がトルクに比例するように、（回転速度とブレーキ力が比例するような）ブレーキをかける必要があります。（ブレーキがないと、円盤がどんどん加速してしまうので）
・電流コイルに電流が流れてないとき、円盤が静止しているとトルクは０になるのですが、円盤が回っているとトルクのバランスが崩れて加速するようなトルクが出ます。（単相誘導機のトルクと同様）。これがおきると電圧コイルに電圧が印加されているだけの状態で円盤がゆっくり回転してしまいます。（クリープ）

現在使われている誘導型の電力量計ではこの２点の対策がされているようです。

回答No.10

ojisan7

計算ミスをしていました。確かに、foobarさんのおっしゃる通りですね。回路図から、
Φc=Isinωt
Φp=V/ω・sin(ωt+φ-π/2)
となるので、
Φc・dΦp/dt-Φp・dΦc/dt=IVcosφ
となりますね。電送周波数ωの変動に影響されずに、有効電力が求められますので、この電力量計は、きわめて安定な器機なんですね。基本的な構造の変更なしに、百年間も使用されているだけのことはあります。すばらしい、発明だと思います。

回答No.9

foobar

回転アルミ円盤を使わずに電子的に電力量を集計するタイプの電力量計はすでに市販されているようです。
http://www.osaki.co.jp/Default.aspx?ID=903
http://www.tsuruga.co.jp/products/p_others02.html
http://www.yonkei.co.jp/products/electronic/meter/t004.htm
(製品を見る感じでは、主に工場などで使われるタイプのようです）

(#8さん回答の式で、Φpは(Φは磁束ですよね)
Φp=V/ω・sin(ωt+φ-π/2)
(=-V/ω・cos(ωt+φ))
になるような気がします。
（磁束は電圧の積分になって、正弦波に対しては位相が90度遅れるような）
で、Φpの1/ωが効いて、円盤のトルクは VIcosφに比例することになりそうに思います。
)

回答No.8

ojisan7

問題提起の意味で、回答させてください。
アルミ板がなぜ、一定の方向に回転するのか、ということについてですが、アルミ板が回転するためには、トルクが生み出されなければなりません。そのためには、渦電電流と磁界の存在だけでは不充分で、「回転磁界」の存在が大切です。そして、誘導型電力計の電流コイルと電圧コイルの形状を工夫し、電圧コイルを流れる電流を電圧の位相よりもπ/2
遅らせたのです。言葉だけでは分かりにくいので、ちょっと式を使わせてください。力率をcosφとしたとき、電流電束Φc、電圧電束Φpは、比例定数を省略して、
Φc=Isinωt
Φp=Vsin(ωt+φ+π/2)
と書くことができます。Φc、Φpがつくる渦電流はそれぞれの時間微分に比例します。そして、No6のfoobarさんの回答にあるように、「電圧コイルによるアルミ板の誘導電流＊電流コイル・・・」を適用するのです。しかし、この場合には、回転磁界の方向性を考慮して、
Φp・dΦc/dt-Φc・dΦp/dt
を計算します。この値が、トルクに比例するのです。結論を言えば、
ωIVcosφがトルクに比例する量となります。有効電力に角周波数をかけた量がトルクに比例するという式が導けるはずです。

これほど、シンプルな計器が、「電力量を積算して計測できる」というのは、驚きです。

回答No.7

candle2007

>電圧の実効値は一定(100ボルト)なのだから、引き込み線と分電盤の間に電流計をつないで、・・・

電圧は結構変動します。
商品（電気）を売る側としては、電流計測だけでお金を取ったのでは、申し訳ないと思うのではないでしょうか。

>・・・コンピュータで随時積算していけばいいような気がするのですが。

このメカはシンプルに出来ています。
（シンプルであるほど故障が少ない）
しかし将来的には、おっしゃるような形になる可能性はあると思います。

回答No.6

foobar

交流だと、電圧と電流の間に位相差があると、(有効)電力は単純に「電圧の実効値＊電流の実効値」で計算した値よりも小さくなります。
そこで、電圧コイルと電流コイル（とアルミ板）を用意して、（アルミ板にに流れる誘導電流を利用して）瞬時値どうしを掛け算するようなしかけ（？）を作っています。

（アルミ板に発生するトルクは（電圧コイルによるアルミ板の誘導電流＊電流コイルによる磁束＋電流コイルによるアルミ板の誘導電流＊電圧コイルによる磁束、結果として（電圧コイルに流れる電流は電圧より位相が90度遅れることとあわせて）トルクは電力に比例する）

回答No.5

candle2007

印籠が出せるほど豊富な知識を持ち合わせていませんのでご容赦を・・・(-_-;)

近いところでは、ANo.4さんがおっしゃるように、電圧も最終的には電流に変換して、円板をドライブしているのだと思います。
問題は、どうやって積算（ふたつの電流の掛け算）になるのか？ですが、その仕掛けはわかりません。

お礼

ご回答、ありがとうございます。

素人目には、電圧の実効値は一定(100ボルト)なのだから、引き込み線と分電盤の間に電流計をつないで、コンピュータで随時積算していけばいいような気がするのですが。
わざわざアルミ板を回す必要があるのでしょうか？

電力量計もけっこうワザを使っているのですね。

回答No.4

esezou

kenchan200さん、こんにちは。
これですか？
http://www.cdh.or.jp/general/electric_lesson/foundation/15.html

「電圧がかかるコイルP」
「家庭で使用する電流が流れるコイルC1、C2」
ですね。
コイルは全て「電流」動作しますので、正しくはコイルPも、掛かる電圧に比例した電流によって動作していることになります。

お礼

ご回答、ありがとうございます。
私が見たソースとは違うようですが、説明図は似ています。

電力量計を調べていたわけではなく、コイルについて調べていたところ、電圧コイルと電流コイルという用語に出会ったために混乱したのですが、電圧コイルとか電流コイルが製品として売られているのではないということがわかって(？)、少し安心しました。

しかし、電気は難しい！

回答No.3

foobar

＃１です。
「＊＊測定の」というのはまずい表現でした。（電圧や電流の値そのものを測ってるわけじゃないので）
「電圧に対応する（起磁力を発生する）コイル」「電流に対応する（起磁力を発生する）コイル」というあたりになりますでしょうか。

回答No.1

foobar

電流力計型などの計器のコイルでしょうか。
もしそうなら、
電圧測定のためのコイル（高抵抗、低電流で回路と並列に接続）と電流測定のためのコイル（低抵抗、大電流、で回路に直列に挿入）かと思います。

お礼

さっそくのご回答、ありがとうございます。

住宅の外壁に付いている電力量計の構造の説明として、アルミ板を電圧コイルと電流コイルで挟むように配置し、発生する誘導渦電流で回転させるとあり、初耳だった電圧コイルと電流コイルの意味が知りたくて質問いたしました。

コイルの種類ではなく、コイルの使い方というか用途上の名称なのですね・・・？