直流の送電ロスとは？

質問

このサイトでも、さんざん質問されているようですが、例えばJRの在来線の饋電はDC1500Vであり、新幹線はAC2500Vです。

この違いが生じている理由の一つとして多くの人が挙げているのが、直流だと電流が大きくなり、その結果ロス（抵抗）が大きくなり、饋電線を太くしなければならなくなるとか。
だから新幹線のような長距離、大電力（高アンペア）の路線では交流饋電の方が望ましいと。

ところで、なぜ直流だとそういうロスが生じ、交流だとそのロスが少ないのかが今ひとつ理解できません。
アンペア数が高くなると抵抗が大きくなるという理屈も今ひとつ理解できません。

そういった点に付きおわかりになる方がいらっしゃいましたら、ぜひご教示いただければありがたいです。

参考Ｑ＆Ａ
「今、ふと思いました。新幹線はなぜ交流電化なのですか？直流電化だと何か問題があるのですか？」
http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1416292544

回答No.1

ImprezaSTi · ベストアンサー

その認識は、かなり間違いです。直流・交流によるロスの違いではありません。また、基本的に電圧による抵抗値の変化はありません。（但し、電流による発熱によって、抵抗値が変化する場合を除く）

まず、基本的なところ。機器の消費電力は、電圧×電流　で表され、電圧＝電流×抵抗ですので、これを代入すると
機器の消費電力（配線での損失）＝電圧×電流＝（電流×抵抗）×電流　＝電流^2×抵抗　で
配線の損失は、配線に流す電流の２乗に比例するのです。（抵抗は固定値のため、電流による変化はしない)

→よって、配線でのロスを極力少なくするには、電圧を上げて、電流を少なくすると良いのです。

　次に、直流で電圧を上げる方法は、交流の様にトランスを設置して・・・・・と、そう簡単には出来ないので、昇圧のし易さから交流が選ばれているのです。（発電所から需要家までの送電経路）

　但し、送電での絶縁を考えると、交流電圧の波高値は電圧×√２倍の電圧が掛かるので、直流よりも電圧が高くなります。
→この結果から、本州～北海道の送電はケーブルで対応するので、絶縁電圧を大きくするためにはケーブル被覆の厚みが厚くなって場所を取るので、絶縁被覆が薄くて済む直流送電が選定されています。

いろいろな特性を考慮して、送電時は、交流・直流が選ばれているのです。

お礼

ご回答ありがとうございました。

大変良く理解できました。
「交流電圧の波高値は電圧×√２倍」
の部分も含め、電気屋さんでは常識のレベルだったんですね。

ググってもなかなかサクッとまとめてあるＱ＆Ａがなかったので質問してみたのですが、大正解でした。

回答No.2

unagi-pie

多分、ですが。

＞直流だとそういうロスが生じ、交流だとそのロスが少ないのか

直流か交流か、が直接の理由でなく、
交流だと電圧が 2,5000V での送電が可能だが直流だと 1,500V 程度、というのが理由だと思います。

直流の時は 25,000V という高い電圧でない理由は正確には知りませんが
トータルで大きなデメリットがあるのでしょう。

送電時に電圧を高くすると電流を減らせます（同じエネルギーを送れる）。
電流が減れば電線の電気抵抗による電圧降下、つまり電線でロスする(熱になる)量を減らせます。

＞アンペア数が高くなると抵抗が大きくなる
電線の抵抗が大きくなるのでなく、電流が多ければ電線でのロス量も多い、という事です。

お礼

ご回答ありがとうございました。

先の回答者さんも近いことを書かれていましたが、お二人の回答を合わせ読んで、とてもしっかり理解できました。

とても勉強になりました。