マイナスの電圧が必要な理由

質問

職場で分電盤からマイナスの電圧が来てる装置があるのですが、ネットで調べてもマイナスの電圧というものがいまいちよくわからないので教えてください。

１．マイナス電圧は基準となる電圧があって(アース？)、そこを0とした時に－側に電圧がかかっている？
２．結局＋－は気にせず数値だけの電圧がかかっているという認識で合ってますか？
３．マイナス電圧にすると電流などの減衰がしにくいなど理由があるのでしょうか？
４・極性の確認というのは測定する装置などが＋電圧なのか－電圧なのかを調べること？

以上よろしくお願いします。
一つずつだけでもいいので色々補足や訂正等ご教授お願いします。

回答No.4

noname#84191 · ベストアンサー

直流の電源（電池・蓄電池などなど）があって、プラス側を接地すれば、マイナス側が主体となると言う事。

マイナス側を接地すばば、その逆・・

さて、電話の（アナログ）交換機など・・プラス接地が標準です。

何故・・・
交換機は昔はリレーで構成されていて、接点が多数ありました。
で、マイナス接地にすると、プラスイオンが接点に衝突・・プラス・つまり陽子は電子の１８００倍の質量がありその分接点が傷む・・とか何とか聞いたことがあります。
文献で確認したわけではないです・伝聞です。
何故、マイナス接地だとプラスイオンが多く発生するのかまでは質問しませんでした・・今になって思うと残念・・
が、その話をしてくれた人も、多分答えられなかったとは思う。

プラス接地にして、マイナスを主にして接点に電流を流すと、何故か接点の磨耗が少ない事実はあります。

リレー接点の、固定側をプラス・・稼働側をマイナスにすると言う意味です。

試行錯誤の結果これらが良いとなったのか、偶然なのかは１００年も昔の話しなので、その経緯は不明です。
が、マイナス側を接地するよりも経験上有利ではある様でした。

まあ、時計の針の回転方向が偶然決った様、交換機を発明した人か、改良した人が偶然に決めたもの・・の様に思います。

あるいは、米国では最初の電力はエジソンの直流送電が起源です。
その時に、プラス接地がされていた・・と言う事が理由かも。

プラス接地にしても、マイナス接地にしても減衰量は替わりません。
変わってしまったなら物理法則がひっくり返ってしまいます。
その様な事は断じてありません。

最近は極性の確認は結構難しいです。
以前は、プラスには赤色の線、マイナスには青色の線を使っていましたが、最近では黒色一色で、端末だけに赤のテープ、青のテープを巻くなどが多い様です。
で、テスターなどで、瞬間的に（短時間）電圧を測定、指示数値などで確認します。
あるいはテープの色などを信じて・・

トランジスター・・古い？ですか・・
トランジスターにはＰＮＰタイプとＮＰＮタイプがあります。
集積回路と言ってもこのトランジスターが沢山入っているだけ・・
もちろんＬＳＩとて同じ。

で、ＰＮＰタイプの集積回路を使用するか、ＮＰＮタイプを使用するかで接地の極性が決ります。

両タイプが混合すると、結構やっかいな問題が起こります。
同一装置内では混合使用は殆ど考えられませんが、多数の装置で組み立てる場合などは混合する場合も多々あります。
故障修理の時など、うっかりすると・・ショート・・装置が破壊などもあります。
ご用心・ご用心。

昔の無線機器（真空管使用）には、プラス側接地と言う事はありません。
これは真空管の動作原理によるものです。
カソード（陰極）とプレート（陽極）があって、カソードを熱して熱電子を放出させました。
プレートにはその電子をキャッチするために当然プラス電圧をかけます。
これは真空管である限り、逆の電圧をかけると言う事は原理的にありえないので、議論の余地はありません。
マイナス接地・・基準電位を与えるための接地で、保安のためと言う事ではありません。
保安も兼ねてはあります。
従って、基準電位を与える（定める）が主で、保安のためは従となります。

まあ、昔から、プラス接地、マイナス接地は業界ごとに色々あったと言う事ですね。

不明の所は補足を・・分かる範囲でお答えします。

マイナスもプラスも、本当は難しく考える必要はありません。
何処か、あるいは何かを基準に定めて、その基準より見て、プラスとするかマイナスとするかだけです。

数直線をイメージしていただければ一目瞭然？？かも。

お礼

めちゃくちゃお詳しいですね。
昔陸特の試験勉強した時に聞いたような言葉が・・・。
ギリギリわかる範囲の言葉ばかりなので大変参考になります。
ネットで調べても出てこないようなルーツまで教えていただいてありがとうございました。

回答No.5

angkor_h

後追いなので、「マイナス電圧が必要とされる理由」について記述します。
ANo.4の方も記述していますが…

始まりは、リレー(継電器)を使った交換機用電源です。
リレーの本体は金属でありそれがフレーム(電源の共通電位、つまりアース=0V)に固定されます。また接点には電圧がかけられ、或いは次段継電器の電源切断の動作をします。このときに接点間では火花やアークにより、極性によってはイオン化金属による転移が起こり、接点の片方は山盛りになって開閉不可、つまり故障になります。
これを防ぐのが、本体側正極、接点素材側負極です。
(詳細は、昔の「継電器」構造、利用金属、そのイオン化極性などを調査してみてください)。

当初、交換機は局所利用でしたが、その相互間を通信機器で結んで、それが長距離化されて全国電話網に発展して来ました。当初はその通信機器は交換機と接続され、電源設備を共用したため、その通信機器は交換機と共に負電源方式となっています。内部回路も負極電源です。
なお、現在の交換機や通信機器は全て電子回路で、内部は正極電源回路ですが、その通信局舎内直流電源は負極電源が採用されています。機器類は、負極電源を入力して内部用正極電源に変換して利用しています。

これとは別に、交換機に接続されずに発展してきた通信機器(たとえば無線通信基地局)は正極電源です。車も多くはそうですね。

これらが混在する局舎は、負極電源設備、正極電源設備のほか、通信回線のIP化に伴う汎用機器用のAC電源設備などが混在して利用されています。

電源種別は、電源側、機器側が一致する必要が有り、一斉交換はできないので、しばらくはこの状態が続くでしょう。

お礼

私の仕事に大いに関係ありそうな内容で大変参考になりそうです。
聞いたこと無い単語がありましたのでネット検索しながら調べて行きたいと思います。
ありがとうございました。

回答No.3

shin00yuu

３のマイナス電圧の利点についてだけですが
企業の電話交換機やＮＴＴの交換機はマイナス電源を使っていました。
（最近はプラス電源もあるようですが）。
家庭に引かれているＮＴＴの電話線には４８ボルト程度の電圧が加わっていていますが大地アースがプラス側のマイナス電圧です。
これは電食（電流による設備の腐食）を防ぐためらしいのですが、具体的な原理は今ここでは分かりません。

ですのでメリットはあるようです。

お礼

あ、まさに企業の電話交換機関連で仕事しています。
なるほど、家庭用の電話線もマイナス４８V なのですね。
＋にすること、－にすることによってメリットデメリットありそうですね。
ご回答ありがとうございました。

回答No.2

chie65536

＞職場で分電盤からマイナスの電圧が来てる装置があるのですが、
＞ネットで調べてもマイナスの電圧というものがいまいち
＞よくわからないので教えてください。

ガラス瓶に空気を押し込み気圧を１．５気圧に高くします。地上の大気圧をゼロと考えると、つまり、基準となる１気圧を０と考えると、１．５から１を引く訳ですから０．５となり、そのガラス瓶に繋がれたパイプからは「プラスの気圧がかかった空気」が出る事になります。

ガラス瓶から空気を吸い出し気圧を０．５気圧に低くします。地上の大気圧をゼロと考えると、つまり、基準となる１気圧を０と考えると、０．５から１を引く訳ですから－０．５となり、そのガラス瓶に繋がれたパイプからは「マイナスの気圧がかかった空気」が出る事になります（出る、と言うか、空気が吸い込まれるけど）

さて、同じように空気を押し込んだ瓶、空気を吸い出した瓶を、気圧が０．４気圧の所に持って行ったらどうなるでしょう？

外気の気圧は０．４です。どっちの瓶も中の空気は外気より気圧が高いので、どっちのパイプからも空気が噴き出します。

同様に、気圧が１．６気圧の所に持って行ったら？

外気の気圧は１．６です。どっちの瓶も中の空気は外気より気圧が低いので、どっちのパイプからも空気が吸い込まれます。

瓶の中身の気圧はどれも同じなのに、外気、つまり、基準が違ってしまうと、パイプから吹き出たり吸い込まれたりと、起きる現象が変わってしまいます。

「外気」をアースと考えれば、電圧は「瓶内の気圧と、外気の気圧の差」となります。

１気圧をアースと考えれば、低気圧はマイナスの電圧、高気圧はプラスの電圧です。

１気圧が普通の、海抜０メートル付近に住む我々は、１気圧を空気が薄いとは感じません。０．９気圧の高所に行くと「空気が薄い」と感じます。

しかし、０．９気圧の高所に住む人々は、海抜０メートル付近の１気圧の空気を「重い。濃い」と感じ、０．９気圧の場所を「普通だ」と感じます。

これは「基準を１にするか、０．９にするかで、濃い、薄いが変わる」と言う事です。

「濃い」を「プラス」、「薄い」を「マイナス」と考えれば「基準が変われば、プラス、マイナスが変わる」と言う事です。

逆に言えば「基準が決まらなければ、マイナスもプラスも無い」って事。

そして「大地と同じ電位」を「アース」と決め、アースより高いか低いかで、プラス、マイナスに分けたのです。

ですので、どっかの独裁者が「我が国では、アースを、今より１００ボルト低い電圧に改める」と決めてしまうと「＋５０Ｖが＋１５０Ｖ」に、「０Ｖが＋１００」に、「－５０Ｖが＋５０Ｖ」に、「－１００Ｖがアース」に変わってしまいます。基準が変わればプラスマイナスも変わってしまうのです。

「電圧」とは、そういうことです。単に、人間が「ゼロはここにします。ここから下はマイナス、ここから上はプラス」と決めただけの話です。

お礼

超わかりやすい説明ありがとうございました。
非常に参考になりました。
すべては基準によって決まっているのですね。

回答No.1

precog

>１．マイナス電圧は基準となる電圧があって(アース？)、そこを0とした時に－側に電圧がかかっている？

Yes。もちろん。

>２．結局＋－は気にせず数値だけの電圧がかかっているという認識で合ってますか？

No。グランドの取り方は実際の設置では重要です。

>３．マイナス電圧にすると電流などの減衰がしにくいなど理由があるのでしょうか？

直流のマイナスですよね? 関係ないと思うけど、、、

単にマイナスの電源が必要なだけでは?

>４・極性の確認というのは測定する装置などが＋電圧なのか－電圧なのかを調べること？

「測定する装置の電圧」とはなんのことでしょうか?

直流ならGNDからマイナスなのかプラスなのかじゃないでしょうか。交流ならどっちがホット (GNDでないほう) かですね。

ただ、分電盤に直流が来ているとなると、特殊な用途でしょうからつなぐ装置の事を良く調べたほうが良いと思いますけど。

お礼

ご返信ありがとうございます。
すいません、説明が不足していました。直流電圧になります。

>>２．結局＋－は気にせず数値だけの電圧がかかっているという認識で
合ってますか？
>No。グランドの取り方は実際の設置では重要です。
NO!?ここは理解出来るだけの知識がないのでグランドについて勉強した方がよさそうですね。。。

>>３．マイナス電圧にすると電流などの減衰がしにくいなど理由があるのでしょうか？
>直流のマイナスですよね? 関係ないと思うけど、、、
>単にマイナスの電源が必要なだけでは?

使用する装置によってプラスの電源が必要なもの、マイナスの電源が必要なものなど決まっているものなのですね。

つなぐ装置自体の仕様というか特性というか、それを調べていかなければいけなさそですね。。。説明書があったとしてもEnglishなので激しいバトルが繰り広げられそうです。