交流照明に関して

質問

下記に記載の交流照明について疑問があります。
単層交流では、負荷にかかる電流の向きが時間と共に変化することになると思いますが、
照明などの交流で動作する機器は大きさだけで電流の向きは関係ないのでしょうか。
また、イメージとしては直流の方が、電流の大きさ、方向が一定なので、安定し、
交流は電流の大きさい、方向が時間変化するため不安定と思っていますが、どういう基準で
機器（照明に限らず）の交流、直流を決めているのでしょうか。
基礎的な質問ですが、ご教授のほどよろしくおねがいいたします。

http://www.yasuragisyoumei.com/arekore/arekore/

回答No.3

Nebusoku3 · ベストアンサー

参考のURLを拝見しました。
通常の交流電源は他の方も記述されているように関西６０Hz（１秒間に６０回電流の向きが変わる）関東５０Hz（１秒間に６０回電流の向きが変わる）　が使われているのはご存知だと思います。蛍光灯の場合はあるタイミングでチラつきが分かることがあります。
URLにあった「インバーター照明」　はちらつきを目立たない様にする為、一旦、６０Hzの交流を直流に変換し、更により繰り返しの早い交流にします。（繰り返しが早い＝チラつきが目立たない）

ではなぜ　交流（６０Hz）　⇒　直流　⇒　交流（１Khz程度？）　の様な手間をかけるのか？
それはこの「インバーター照明」　が直流をかけただけでは点灯しないからです。

交流と直流の長所・短所
直流：
ご存知の様に電流の向きが一定で電池などが代表ですね。最近は携帯から電気自動車まで用途が広がっています。
照明上の長所・短所
１）フィラメントの白熱電灯に使った場合、電流が一定方向の為に「マイグレーション」　といってフィラメントの片方の極が（イオン化して移動し、）　細くなっていく現象が起き、そこから切れやすくなります。（寿命が短い）
２）蛍光灯を直流では点灯できない。
３）最近のLED照明は元の素子が直流点灯なので直流が適しているかもしれません。（現状、家庭で使われているLED照明は　交流　⇒　直流　⇒ LED　として点灯）　設備としては交流がお勧めです。

交流：
交流は送電のしやすさ、電圧の変換がやりやすい。　電蝕（極性が反転するため理科の実験でやる電気分解が起きにくいので設備が安定）　などがありますね。　直流では電蝕で設備が酸素や塩素で腐食することが起きやすいです。詳しくは別のテーマで確認願います。
照明上の長所・短所
１）フィラメントの白熱電灯での「マイグレーション」　が起きない。
２）蛍光灯の点灯が可能
３）家庭の照明設備としては寿命的に優れている。（電蝕などでの腐食の心配が少ない。）

まだいろいろとあると思いますが照明はこの程度で。

機器（照明に限らず）の交流、直流を決めている基準は安全性・安定性・実用性ですね。
電車のモーターを考えてみると
電車の上にあるダンパーまでは　金属の電蝕が起きにくい 「交流」　で供給されています。電車に取り込んだ後、整流（交流を直流に変換）し、動力となる　モーターは強力でコントロールのしやすい「直流モーター」　が使われています。直流だと線路も電蝕が起きるのですね。

発電所の発電機を考えてみると
交流発電機が使われています。　理由は発電所から送電する場合、直流は　電極が一定なために「アーク放電」　という　空気が　イオン化して放電する状態になりやすく　交流に比べ　非常に扱いにくいからです。つまり高電圧での送電が直流では実用的ではない。
それに比較し、交流は電流の向きが変わるため「アーク放電」　起きにくい（打ち消される）ので扱いやすい。　コロナ放電という現象が有りますがこれは対策が可能です。

発電所から一般家庭や工場などへの送電に交流機器が使われるのはこの様な理由からです。

お礼

詳細なご回答ありがとうございます。
丁寧なご説明で理解できました。ありがとうございました。

回答No.2

kamobedanjoh

NO.１　さんのご説明でほぼ尽きていますが，若干追加します。
白熱電灯の場合は，電流の方向に関係なく発熱・発光しますから，直・交流に関係なく使えます。
発熱体は，一旦発熱すると冷め切るまでに時間を要します。つまり，余熱効果を利用すれば，電流の方向が変わっても差し支えありません。電流の方向がごく短時間に切り替われば，不安定感は取り去られます。
誘導電動機の場合は，永久磁石とコイルの組み合わせで回転力を生み出しますが，一定方向に回転させるためには整流回路で直流に変換するか，ブラシを使って電流の方向を制御してやる必要があります。
同期電動機は，コンデンサーで二個のコイルの一方に進相電流を流してやることで，回転方向を維持しています。回転速度は，交流の周波数に一致します。
強力なモーターには主として誘導電動機が，換気扇程度の小回転力で用が足りる場合は，主として同期電動機が使用されています。DVDやHDDには高周波電流が同期電動機に加えられています。

お礼

実例があって納得できました。
ありがとうございました。

回答No.1

watch-lot

＞照明などの交流で動作する機器は大きさだけで電流の向きは関係ないのでしょうか
●交流ですから電流の向きは1秒間に50回（５０Hz）または６０回（６０Hz）交互に変わります。

＞また、イメージとしては直流の方が、電流の大きさ、方向が一定なので、安定し、
交流は電流の大きさい、方向が時間変化するため不安定と思っていますが、どういう基準で
機器（照明に限らず）の交流、直流を決めているのでしょうか。
●そのようなイメージをもつのは分かりますが、交流もまた正確に交互に向きがかわり正弦波としてその大きさが変化するのですから安定していることになります。

交流は変圧器によって電圧を変えることが容易なのです。それがために、発電機で発電された電気は50万ボルトあるいは100万ボルトというような超超高圧に昇圧して遠方まで送電することが可能となります。（電圧を上げることによって、同じ電力を送電するには電流が少なくて済みますからね）
しかも説明は省略しますが三相という効率的な方式が使えるのも交流であればこそです。

われわれの家庭用電源としての１００ボルトになるまでは変電所の変圧器、あるいは柱上変圧器で段階的に降圧しているのです。
そして、照明器具として代表的な蛍光灯ですが、これは交流であればこそ蛍光管での放電を生じさせて照明に活用できているのです。