質問: 誘導電動機の電圧と電流の関係性についえ 頭がこんがらがっています。 私は電圧と電流は反比例で、電圧が下がれば電流は上がるものだと思い込んでいました。 同じ出力の200vと400vは定格電流が約半分になるように... しかし電圧が下がれば電流も下がるという人もいます。 その人に聞くとv=irの式に当てはめると...と言われると納得してしまいます。 消費電力を一定とすると反比例、抵抗を一定にすると比例ということも理解できました。 そこで気になるのが 1200vと400vのモータは消費電力が等しいと考えれば良いのか? 2200vのモーターを使用している場合、電圧降下が起こり電源電圧が180vに下がると電流値はどうなる?抵抗は一定だから電流も下がる? 以上、ご教授願います。
回答: 「電流」と「電圧」と、その結果「仕事」として得られる(逆に見れば消費される)「電力」の関係ですね。 同じ「電力」(=同じ仕事をする。モーターならものを持ち上げる、ポンプで水を送る、電熱器なら発せ熱量など)なら、電圧が半分になったら電流を倍にしないといけません。 「(電力)=(電圧)×(電流)」だからです。(1) 「私は電圧と電流は反比例で、電圧が下がれば電流は上がるものだと思い込んでいました」というのは、こちらの話ですね。自然に電流が上がってくれるわけではなく、同じ電力を維持するためには「電流を上げねばならぬ」という話です。 「電力」「仕事」に関係なく、例えば「電源100v」からどれだけ電流が流れるかというのは、「オームの法則」で、「同じ電圧なら、抵抗が2倍になると電流は流れにくくなって半分になる」ということです。 「(電圧)=(抵抗)×(電流)」の関係です。(2) こちらは「成り行き」の話ですから、電圧が下がれば、成り行きで電流も下がります。 この2つは、全く別のものですから、きちんと区別しましょう。 >1200vと400vのモータは消費電力が等しいと考えれば良いのか? モータの電圧(これは電源の電圧を意味します)は、消費電力とは関係ありません。 電源電圧200vでも重いものを持ち上げるモータは「消費電力(ワット数)が大きい」(つまり流れる電流がたくさん必要)、電源電圧400vでも軽いものを持ち上げるモータは「消費電力(ワット数)が小さい」(つまり流れる電流は少ない)ということです。「どれだけの電流が必要か」で「消費電力」が決まります。 ただ、「電源電圧が高いほど、同じ電力(ワット数)にするための電流は小さくて済む」ということがあるので、例えば消費電力の大きいエアコンなどでは、家庭用でも「200v電源」を使ったりします。(電流が大きくなると、エアコンまでの「配線」の微小な電気抵抗でも発熱が増えて危険なので) >2200vのモーターを使用している場合、電圧降下が起こり電源電圧が180vに下がると電流値はどうなる?抵抗は一定だから電流も下がる? はい。普通の抵抗が一定の電気機器であれば、電流も下がります。 電源電圧も、電流値も減るので、モータは所定の力(仕事)が発揮できないことになります。「照明」なら暗くなるし、「電熱器」なら発生熱量が減ります。 ただし、電気機器によっては、「一定の仕事をするように電流を制御」するものもあります。電圧が減ったら、同じ「電力=仕事」になるように「電流を増やすように制御」します。たとえば、エアコン(クーラー)は「温度が一定になるように制御」しますので、室温が高いとたくさんの電流でガンガン回り、目標温度に近づくとゆっくり回ります。このような機器では、電源電圧が下がると、たくさんの電流を流して「同じ仕事」をしようとします。オームの法則でいえば「抵抗を下げて、電流をたくさん流す」ように制御するのです。 いずれにせよ、「成り行きで、ある電圧でどれだけの電流が流れ、どれだけの電力(ワット数)になるか」という「オームの法則」と、「ある仕事をする(させる)のに、どれだけのワット数が必要か、どれだけの電圧でどれだけの電流を流さないといけないか」という「仕事=エネルギー」の話は、別物と考えてください。