家電の消費電力について

質問

はじめまして。
電化製品の電気代について質問させてください。

まず、個々の電化製品にかかる電気代は、
消費電力=電圧*電流
であり、電流=電圧/抵抗 なので
消費電力=電圧*電圧/抵抗
で計算できる認識です。

電化製品の消費電力を表すのに、◯◯A や ◯◯W などと記載されてますが、
家庭用コンセントを使用する場合、
電圧は100V固定であることを考慮すると(200Vもありますが)、

電化製品の消費電力を決めるのは、"抵抗"なのではないか、という考えに至りました。

この考えが正しければ、"抵抗"が大きいほど省エネということになると思います。
"抵抗"=ロスという感覚があるため違和感を感じているのですが、私の考えは正しいのでしょうか？

素人質問で凝縮ですが、ご教示頂けますと幸いです。

回答No.4

watch-lot · ベストアンサー

＃３です。

＞電圧は100V固定なので、各家電の消費電力は電流で決まると理解しました。
●力率を無視するならそのとおりです。しかしながら、モーター機器では無視するとその意味をなしませんがね。

＞このレンジは電力が先に決まっているものなのでしょうか？
それとも電流、はたまた抵抗が決まっていて、1300Wという表記は便宜上のものなのでしょうか？
●これもまた電子レンジは抵抗負荷ではないので、抵抗で説明するのは適切ではないのですが・・・
まずは、電流の上限が問題です。つまり、電気コンセントの許容電流は１５Aなのでこれ以上の電流を流すような機器は普及しません。その制約のなかで効率よく過熱できる電子レンジを設計するのです。

エアコンでも冷蔵庫でも何でもそうですが、業務用ともなれば三相２００Vの電源が使えるので、同じ１３Aの電流でも√3×200V×13A=4,500Wとなります（三相なので電力の計算には√3を乗じます）。
このように、電気機器の消費電力（正しくは負荷設備容量）は電流によって決まるということになります。

最初のご質問の中で、「"抵抗"=ロスという感覚がある」は、配線での抵抗ではこれが的を射てるのです。
機器での抵抗は、電気エネルギーが熱エネルギーに変換される要素となります。

お礼

ご親切にご教示頂き、ありがとうございました。

当方の知識では完璧に理解した、とは言い難いですが、少しは理解が進んだと思います。

特に、電流の上限の下で製品を設計する、というご解説は、まさに聞きたい内容でした。

この度は本当にありがとうございました。

回答No.11

fxq11011

電気を考える時は、電圧・電流・抵抗を単独で考えると、間違いの元です。
オームの法則の通り、この三つはリアルタイムで相互に影響します（交流の場合は容量・誘導抵抗、電流・電圧の位相のずれがあるため、それはとりあえず無視して）。
「抵抗は電圧を生じる」初めて聞いた時はそんな馬鹿な、と思いました。
抵抗がなければ、ショートですね、電圧０V、実際は電源の内部抵抗があるため０Vにはなりませんが。
抵抗を接続して初めて電圧が計測できます。
＞電化製品の消費電力を決めるのは、"抵抗"なのではないか
１００Vの、と条件つける必要がありますが、確かに間違いではありません。
でも、電力の単位はWです、抵抗で制限するのは電流です。
＞消費電力を決めるのは、"抵抗"なのではないか
この言葉だけでは、間違いの元です（電圧１００Vの場合の条件必要）。
つまり、応用が利かないばかりか、他人に伝える時等に、電圧条件が漏れる、伝えても、相手が漏らす可能性が非常に大ききため、理解の仕方としてはお勧めしかねます。

お礼

ご親切にご教示頂き、ありがとうございました。

正直、完璧に理解したとは言い難いですが、概ね理解することができました。

特に、電圧、電流、抵抗はリアルタイムで相互に影響するということで、もっと突っ込んで勉強しないと理解は難しそうですね。
抵抗と消費電力に関する理解は、改めようと思います。

この度は、本当にありがとうございました。

回答No.10

foomufoomu

前の例では、「どこが省エネだ！」という突っ込みが入りそうなので、べつの例をあげておきます。

最近の電球は（といっても今は電球は生産されていませんが）40Wタイプでも「消費電力37W」などと書かれています。これは、フィラメントの形状を工夫して熱が逃げにくくして、少ない電力でも同じ明るさになるように作ってあります。
よく、「電球は大部分のエネルギーが熱になって逃げている」と言われますが、その逃げる熱を減らしているわけです。
この場合、従来の電球は40Wなら250Ωあるのですが、新型は37Wなので270Ωに作ってあります。

お礼

ご親切にご教示頂き、ありがとうございました。

電流=電圧/抵抗なので、電圧が一定だと、電流量を決めるのは抵抗なのではないか、という考えを確認するのが、質問の意図でした。

仰る通り、力率など皆様のご回答を理解するための知識が不足しており、完璧に理解はできませんでした。

ただ、ファンの回転数の話は解りやすく当方でも理解できました。

ご教示頂いた内容を踏まえてもう少し勉強してみます。
この度は本当にありがとうございました。

回答No.9

foomufoomu

抵抗を増やせば、たしかに、省エネになりますよ。
次の製品は、パソコンのファンに直列に抵抗を入れて、ファンの回転数を減らすものです。
http://club.coneco.net/user/14516/review/81616/

たとえば、12V　0.1A のファンがあったとして、これの電力と抵抗を計算すると（DCモーターでも力率はありますが、数％の誤差になるだけなので無視）
P1=12*0.1=1.2 [W]
R1=12/0.1=120 [Ω]
これに100Ωの抵抗を直列に入れると、合計抵抗は
R2=120+100=220　[Ω]
電流と消費電力は
A2=12/220=0.0545 [A]
P2=12*0.0545=0.65 [W]
と半分ぐらいの電力に減ります。

ただし、実際にモーターが使っている電力は
モーターにかかる電圧
E3=R1*A2=120*.0545=6.54 [V]
モーターの消費電力
P3=E3*A2=6.54*.0545=0.356 [W]
しかありません。のこりの 0.294 W は抵抗で消費されています。
これが、「抵抗がロスになる」という理由です。

お礼

ご親切にご教示頂き、ありがとうございました。

電流=電圧/抵抗なので、電圧が一定だと、電流量を決めるのは抵抗なのではないか、という考えを確認するのが、質問の意図でした。

仰る通り、力率など皆様のご回答を理解するための知識が不足しており、完璧に理解はできませんでした。

ただ、ファンの回転数の話は解りやすく当方でも理解できました。

ご教示頂いた内容を踏まえてもう少し勉強してみます。
この度は本当にありがとうございました。

回答No.8

uen_sap

質問の意味が分からない。

1)交流の場合、インピーダンスは抵抗だけではありませんので、抵抗のみが電力消費に影響する、と言うのは間違いです。

2)抵抗が主たる要因であることはそのとおりですので、負荷が抵抗だけと考えると、
消費電力は抵抗が決める・・・正しい。
抵抗が大きいと省エネになる・・・間違い。
抵抗が大きいと消費電力が大きくなります。モータ、冷蔵庫いずれの電化製品でも消費電力は、最後は熱に変わります。
どこが省エネ？

お礼

ご親切にご教示頂き、ありがとうございました。

電流=電圧/抵抗なので、電圧が一定だと、電流量を決めるのは抵抗なのではないか、という考えを確認するのが、質問の意図でした。

様々な角度からご回答を頂き、大変勉強になりました。しかし、当方の知識が不足しており、完璧に理解はできませんでした。
ご教示頂いた内容を踏まえてもう少し勉強してみます。

この度は本当にありがとうございました。

回答No.7

foomufoomu

力率とか持ち出しても、質問者さんにはわからんでしょう。
ここは、モーターやパソコンは無しにして、力率が関係ない電熱器、電球のようなものに限って話を進めましょう。

＞この考えが正しければ、"抵抗"が大きいほど省エネということになると思います。
最初に書いた条件では、ここまでは、すべて正しいです。

＞"抵抗"=ロスという感覚があるため違和感を感じているのですが
じつは、私もそんなふうに感じてしまうのですが・・・

抵抗は、電気を通りにくくする障害物です。電圧は一定(10V)として
通りにくさ1(1Ω)　の障害物がある道は10人(10A)通れます。運んだのは10Vの荷物を10個(10*10=100W)です。
通りにくさ2(2Ω)　の障害物がある道は 5人(5A)通れます。運んだのは10Vの荷物を5個(10*5=50W)です。
通りにくさ5(5Ω)　の障害物がある道は 2人(2A)通れます。運んだのは10Vの荷物を2個(10*2=20W)です。

と、いささか強引な説明ですが、こんな感じじゃないかと思います。

お礼

ご親切にご教示頂き、ありがとうございました。

電流=電圧/抵抗なので、電圧が一定だと、電流量を決めるのは抵抗なのではないか、という考えを確認するのが、質問の意図でした。

仰る通り、力率など皆様のご回答を理解するための知識が不足しており、完璧に理解はできませんでした。

ただ、ファンの回転数の話は解りやすく当方でも理解できました。

ご教示頂いた内容を踏まえてもう少し勉強してみます。
この度は本当にありがとうございました。

回答No.6

Tann3

質問者さんが考えていることは、おおむね間違いではないと思いますが、家電の目的はただ単に「電流を流す」ことではなく、その電流で目的とする仕事をしてもらうことです。

　1300Wの電子レンジであれば、「1300Wに応じた加熱」という仕事です。
　500Wの電子レンジであれば、これが「500Wに応じた加熱」という仕事になります。

　別に「500Wの電子レンジが、1300Wの電子レンジに比べて省エネ」ということではありません。
　1300Wの電子レンジは、500Wの電子レンジの2.6倍の仕事をするわけですから。（いろいろなロスや、ターンテーブルを回す電力もありますので、単純に2.6倍ではないと思いますが）

　仕事の中身が「電圧」と「電流」で決まるということです。
　水車を回して仕事をさせるのに、水の落差を大きくするか、水の流れを大きくするか、というような話です。電圧が100Vで一定ということは、水車なら水の落差が一定で、水の量で調節するということです。「軽い水車ほど省エネ」というような話ではなく、大きな力で仕事をさせるには水の流れを多くしてぐりぐり回す必要がある、というような話です。

　電気の場合も、大きな仕事をさせるには、大きな電流が必要です。
　同じ仕事をさせるのに、ＡとＢとで電流が異なるとすれば、電流の小さい方が「効率が良い」「省エネ」ということになります。

お礼

ご親切にご教示頂き、ありがとうございました。

電流=電圧/抵抗なので、電圧が一定だと、電流量を決めるのは抵抗なのではないか、という考えを確認するのが、質問の意図でした。

様々な角度からご回答を頂き、大変勉強になりました。ご教示頂いた内容を踏まえてもう少し勉強してみます。

この度は本当にありがとうございました。

回答No.5

noname#195146

家電の消費電力はW表示ですね。電気料金もWで表示されています（kWですが）。ところがブレーカを見るとVAと表示されています。

　仰るように、消費電力[W]＝電圧[V]×電流[A]です。発揮する性能が同じであれば、これが少ないほど、省エネであるわけです。家庭用交流電源の電圧は一定としてよいでしょう。すると電流が少ないほどよく、それを決めるのは抵抗です。抵抗が大きいほどよいことになります。

　それは基本ではあるんですが、交流ではコンデンサとコイルが、抵抗と同じような役割を果たします。交流は電圧が変動するわけですが、電圧の高さと電流の大きさが一致しません。その一致率を力率といい、0～1（0％～100％）の値となります。

　力率が1というのは、電圧の高さと電流の大きさの変動が完全一致です。位相が合う、という言い方をします。

　力率が0だと位相が180度ずれます。電圧が最大のときに電流が0、電圧が0のときに電流が最大になります。

　そのため交流での消費電力は、消費電力[W]＝電圧[V]×電流[A]×力率、で表されます。

　力率は普通は1になりません。すると「無駄」に流れる電流が存在するわけです。無駄、とは何も仕事をせずに帰っていく電流です。その電流も加味したのがブレーカの「VA」です。

　家電製品で電力として使用されず、無駄に流れる電流の分は電気料金には加算されませんが、ブレーカはその分も含めて落ちるかどうかが決まる仕組みになっています。ですので、家電製品の消費電力合計で考えたら、ブレーカが落ちるはずがないのに、実際にはブレーカが落ちるということが生じます。

　さらにその先の発電所ではどうでしょうか。力率が1より低いために流れる電流の分は、原理的には発電機に加える仕事としては必要ありません。実際には電流だけをみたら非常に大きいのに、発電機を回す力は少なくて済みます。

　これが、例えば水力発電のように水の流れる量を自由に制御し得るようなものだと、必要最低限のエネルギーで発電すればいいです。しかし、火力、原子力になるとそうはいきません。常に一定の燃料を燃やしています。電気使用者側の力率（常に変動しています）が1になっても耐えられるだけの燃料を燃やし続けます。

　そのため、装置に定格として表示されている消費電力だけでは、つまり単純に抵抗だけと考えるのでは、トータルでどのくらい省エネかどうかは判断しづらいのです。

お礼

ご親切にご教示頂き、ありがとうございました。

電流=電圧/抵抗なので、電圧が一定だと、電流量を決めるのは抵抗なのではないか、という考えを確認するのが、質問の意図でした。

様々な角度からご回答を頂き、大変勉強になりました。皆様のお話を理解するには当方の知識が不足しているようです。

特に力率と位相に関する知識なくしては理解できなさそうですね。
無駄に流れる電流とブレーカーの話はとても興味深いものでした。
ご教示頂いた内容を踏まえてもう少し勉強してみます。

この度は本当にありがとうございました。

回答No.3

watch-lot

＞消費電力=電圧*電流
●違います。
消費電力＝電圧*電流*力率　です。
この力率というのは、電圧と電流の位相差によるものです（専門的な説明は省略します）。
例えば、蛍光灯やモーターなど、電熱器以外の機器は電流と電圧との間の位相がずれます。これはコイル成分によるものです。

＞この考えが正しければ、"抵抗"が大きいほど省エネということになると思います。
●省エネを考える場合、それが消費電力が小さいものがいいのかということです。
同じ消費電力でも性能が違う場合、高性能の方が省エネと言えるのではないでしょうか？
たとえば、扇風機を例に取ると、同じモーターを使っても風量が多いものが効率がいいのです。
つまりは、省エネという考えは、消費電力の節約とは言うものの、機器の効率が問題となるのです。

お礼

ご親切にご教示頂き、ありがとうございました。

当方の知識では完璧に理解した、とは言い難いですが、少しは理解が進んだと思います。

特に、電流の上限の下で製品を設計する、というご解説は、まさに聞きたい内容でした。

この度は本当にありがとうございました。

補足

皆様、ご回答ありがとうございます。
質問を補足させてください。

電力、電流と電圧に関することを調べていた際、それぞれの実態がイメージできずにいたところ、"電圧をかけて電流を流す"という表現を目にしました。
家電を使用する場合、電圧は100V固定なので、各家電の消費電力は電流で決まると理解しました。
一方で各家電には消費電力◯◯Wと表記していたりします。
ここで、電化製品における電気の特性は何で決まっているのか、と疑問を持ったのが発端です。

例えば、消費電力を1300Wと表記してある電子レンジの場合、力率を無視すると(すみません)、電流は13A、抵抗は約7.7Ωとなると思います。
このレンジは電力が先に決まっているものなのでしょうか？
それとも電流、はたまた抵抗が決まっていて、1300Wという表記は便宜上のものなのでしょうか？

まったくの素人考えで検討違いのことを聞いているかもしれませんが、ご容赦ください。
引き続きよろしくお願いします

回答No.2

EleMech

＞電化製品の消費電力を決めるのは、"抵抗"なのではないか、という考えに至りました。
　＞この考えが正しければ、"抵抗"が大きいほど省エネということになると思います。
この考え方の順序立ては正しいですが、結果は正しくありません。
なぜなら、多くの電流を使用しないと明るく発光しなかったり、早く回転しなかったりするからです。
つまり抵抗分が大きいと、照明やＴＶは暗くなり、エアコンや扇風機は低回転になってしまいます。
そのため、適切に動作させるには適切な電流量が必要となるので、単純に電流を減らせば良いというものではないのです。

仰るような方法で単純に改善できれば、頭のいい技術者がいっぱいおられますから既にそうなっているでしょう。
しかしそう簡単なものではありません。
そのため、日々技術者は低電流で動作できるよう効率改善を行っているのです。

お礼

ご親切にご教示頂き、ありがとうございました。

電流=電圧/抵抗なので、電圧が一定だと、電流量を決めるのは抵抗なのではないか、という考えを確認するのが、質問の意図でした。

様々な角度からご回答を頂き、大変勉強になりました。しかし、当方の知識が不足しており、完璧に理解はできませんでした。。
ご教示頂いた内容を踏まえてもう少し勉強してみます。

この度は本当にありがとうございました。

補足

皆様、ご回答ありがとうございます。
質問を補足させてください。

電力、電流と電圧に関することを調べていた際、それぞれの実態がイメージできずにいたところ、"電圧をかけて電流を流す"という表現を目にしました。
家電を使用する場合、電圧は100V固定なので、各家電の消費電力は電流で決まると理解しました。
一方で各家電には消費電力◯◯Wと表記していたりします。
ここで、電化製品における電気の特性は何で決まっているのか、と疑問を持ったのが発端です。

例えば、消費電力を1300Wと表記してある電子レンジの場合、力率を無視すると(すみません)、電流は13A、抵抗は約7.7Ωとなると思います。
このレンジは電力が先に決まっているものなのでしょうか？
それとも電流、はたまた抵抗が決まっていて、1300Wという表記は便宜上のものなのでしょうか？

まったくの素人考えで検討違いのことを聞いているかもしれませんが、ご容赦ください。
引き続きよろしくお願いします

回答No.1

fxq11011

電気はよく水道（配管内の水の流れ）にたとえられます。
抵抗はバルブになります、バルブを閉めると流れは少なくなります、水の勢いは小さくなります（飛びません＝仕事できません）。
＞抵抗"が大きいほど省エネということになると思います
というより、消費電力は小さい＝大した仕事（とくに発熱・力仕事）ができない、これを省エネと言うか？。
本来は同じ仕事をこなして、より消費エネルギーが少ないものを、省エネというのでは？。
＞抵抗"=ロスという
逆に、抵抗があるから、仕事ができるともいえます、水道での水捲き、先を細めると（抵抗増やす）遠くまで飛ばせます。
抵抗＝０は、ショートです、仕事は何もしません。
抵抗"=ロス、抵抗"が大きいほど省エネ、この考えの延長線には抵抗無限大＝家電を使用しないがあります。
参考、掃除機の省エネのつもりで抵抗器（ニクロム線でも可）つないで使用したら・・・抵抗は大きくなりますよ・・・。

お礼

ご親切にご教示頂き、ありがとうございました。

正直、完璧に理解したとは言い難いですが、概ね理解することができました。

特に、電圧、電流、抵抗はリアルタイムで相互に影響するということで、もっと突っ込んで勉強しないと理解は難しそうですね。
抵抗と消費電力に関する理解は、改めようと思います。

この度は本当にありがとうございました。

補足

皆様、ご回答ありがとうございます。
質問を補足させてください。

電力、電流と電圧に関することを調べていた際、それぞれの実態がイメージできずにいたところ、"電圧をかけて電流を流す"という表現を目にしました。
家電を使用する場合、電圧は100V固定なので、各家電の消費電力は電流で決まると理解しました。
一方で各家電には消費電力◯◯Wと表記していたりします。
ここで、電化製品における電気の特性は何で決まっているのか、と疑問を持ったのが発端です。

例えば、消費電力を1300Wと表記してある電子レンジの場合、力率を無視すると(すみません)、電流は13A、抵抗は約7.7Ωとなると思います。
このレンジは電力が先に決まっているものなのでしょうか？
それとも電流、はたまた抵抗が決まっていて、1300Wという表記は便宜上のものなのでしょうか？

まったくの素人考えで検討違いのことを聞いているかもしれませんが、ご容赦ください。
引き続きよろしくお願いします