西日本と東日本の電源を接続するとどうなりますか？

質問

西日本の６０Ｈｚと東日本５０Ｈｚを図のように接続するとどうなりますか？
負荷が白熱電球の場合はまったく問題なく点灯すると思いますがどうでしょうか？

回答No.6

FT56F001 · ベストアンサー

50Hz系と60Hz系の間に大きな電流が流れます。焼けない程度の抵抗を横向きに入れるとします。すると，間に縦向きにつけた白熱電球には，うなり周波数10Hzで変調された55Hzの交流電圧がかかるため，電球が1秒間に10回，点滅します。

実際の電力系統としては，国内に三箇所の周波数変換所があり，50Hz-60Hz間の電力を融通しています。
しかし，周波数変換器はコストがかかるので，十分な容量ではありません。

お礼

回答有難うございます。

＞すると，間に縦向きにつけた白熱電球には，うなり周波数10Hzで変調された55Hzの交流電圧がかかるため，電球が1秒間に10回，点滅します。

複雑な現象が発生するのですね。

回答No.8

noname#194317

これまた無理筋の発想です。

仮に東日本・西日本いずれもが同じ周波数であったとしても、単純につなぐと先に回答されているような機器破損に至る可能性があります。同じ周波数であっても接続する場合には必ず、同期を取らなければならなりません。ただ単につなぐだけではダメで、二つの波形が重なっていない状態で接続すると、電圧が変わってしまいます。ましてや周波数が違ったら重なるはずがないわけで、これはどうやったって無理な話です。

同じ周波数であってもダメだというのは、60Hzを発生する発電機A,Bのペアを仮定した場合、Aは12時00分00.000秒でプラス側の波形のピークを発生していたとしても、Bが同時刻に同じ波形である保証など全くありません。むしろ、ずれている方が自然です。最悪の場合は片方がプラス側のピーク、もう片方はマイナス側のピークとなっていて、これを合成したら電圧は常時ゼロになっちゃいますよ。添付画像がまさにそれで、周波数は完全に同じだがプラスマイナスが完全にひっくり返った状態（逆相）です。ここまできれいな逆相じゃなくても、ずれていると絶対に狙った電圧にはなりません。

同じ理由で、ご家庭用太陽光発電でも、太陽電池で作った直流を交流に変換する時には必ず、電力会社から送られてくる電気と同期を取っています（いわゆる商用同期）。これは同じ電力会社の管内でもやっていて、電力需要が増えて発電所が予備の発電機を運転するような場合にも、すでに動いている発電機に同期させて運転しています。

これを広域的かつ異なる電力会社間で行わなければならないってことになり、話は思ったほど簡単じゃないわけです。そもそも周波数が違っていれば、同期そのものが不可能ですけど。

お礼

回答有難うございます。

回答No.7

koujikuu

抵抗でなくダイオードなら半波整流となり点灯出来ると思いますが？

参考URL：

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%95%B4%E6%B5%81%E5%99%A8

お礼

回答有難うございます。

回答No.5

rimurokku

交流電源は、プラスとマイナス電流が交互に流れています。
そのプラスとマイナスに変わるタイミングが、１秒間に５０回の所と６０回の所があるわけです。
つまり、プラスとプラスを接続できれば電流は都合良く流れて問題有りませんが、サイクル数の関係でプラスとマイナス時に接続されるタイミングが生じ、激しい負荷がかかってショート状態になってしまいます。

白熱電球は、サイクルに関係なく問題無く使用出来ますが、その電力を供給する５０サイクルと６０サイクルの電源は、残念ながら直接そのまま接続する事は出来ません。
現実には、東日本と西日本の電源をサイクル変換器によって同じ周波数にしてから接続し使用する事がありますが、効率の関係でロスが多く発生し恒常的に接続はされていません。

お礼

回答有難うございます。

回答No.4

EleMech

交流波形というのをご存知でしょうか？
学術的に表現するとサイン波形をしています。
この周期が東日本では１分間に５０回、西日本では６０回になります。
この波形の２つを重ねてみると、始まりは同じでもずっとずれ続けていきます。
瞬間的に交わり、同電圧になる部分はありますが、常に電圧の差（電位差）が生まれます。
これは、ショート（短絡）している事と同じで、電線が燃えてしまいます。
その為、単純に接続する事は出来ません。
交流を並列接続する為には、この波形をそろえる事が重要になります。
時間軸（周期）も振幅軸（電圧）も共に合わせなけれは、電位差の為、ショートしてしまうからです。
東日本も西日本も電圧は、高圧６６００Ｖ、低圧１００／２００Ｖですが、周期が違うので、ここに大きな問題があり、簡単には接続できないのです。
これほど電気機器が普及しては、どちらかの地域の周期を変える事も経済的に不可能です。

お礼

回答有難うございます。

回答No.3

oo14

境界地域で、途中の電圧降下が充分あるとして、３ｋＨｚの共振周波数で点灯するでしょうね。
もし、境界で電位差があると、電気代を払う必要がないですね。

お礼

回答有難うございます。

回答No.2

foobar

50Hzと60Hzの電源間に非常に大きな電流が流れて、接続している電線が焼損するかと思います。
６０Hzの電源は５０Hzの電源から見ると短絡負荷に近い状況に見えて、同様に５０Hzの電源も６０Hzの電源から短絡負荷のように見えるでしょう。

お礼

回答有難うございます。

＞６０Hzの電源は５０Hzの電源から見ると短絡負荷に近い状況に見えて、同様に５０Hzの電源も６０Hzの電源から短絡負荷のように見えるでしょう。

電気工学の重ね合わせの原理ですね。

回答No.1

lv4u

>>西日本の６０Ｈｚと東日本５０Ｈｚを図のように接続するとどうなりますか？

機材が壊れるでしょう。

なお、現在は、周波数変換所を通じて、西と東は繋がっているそうです。

昔、「花とゆめ」で連載していたスケバン刑事を読んでいて、「紅の血 紅の花（信楽老との最終決戦）」で信楽老が、「発電所を破壊し、さらにこの東西の電力融通を行う周波数変換所も破壊する。日本全体を暗闇にする。」なんて計画を話すシーンがあり、初めて周波数変換所という存在を知った。あのころの「花とゆめ」は少女誌とは思えない、ハードなストーリのマンガが掲載されていたなあ。

お礼

回答有難うございます。

＞あのころの「花とゆめ」は少女誌とは思えない、ハードなストーリのマンガが掲載されていたなあ。

原作者が電気に詳しかったのでしょうね。