電気理論
交流回路
交流の性質
周期的に大きさ(+と-)と方向が変化する電圧や電流を交流という。
1サイクルを2π[rad(ラジアン)]とする弧度法の表現を用いる。
1サイクル(2π)に要する時間を周期 Tという。単位には[s]が用いられる。
周期と周波数には以下のような関係が成り立つ。
ω = 2πf [rad/s]
このωのことを交流の変化する速さということから角速度または角周波数という。瞬時値
任意の時刻tにおける値を示す瞬時値 vは以下の式で表される。
v =Vmsinωt [V]Vm:最大値、sin:正弦波形、ω:角速度
実効値・最大値・平均値
交流の大きさを表す方法として、通常は実効値が用いられる。つまり、通常電圧100Vといえば実効値のことである。
これは、交流の電圧・電流を電力的に同じ働きをする直流電圧・直流電流置き換えて表した値である。基準となる0[V]から一番大きい値を最大値という。正の最大値Vmから負の最大値 -Vmの値をピークピーク値といい、最大値の2倍になる。
基本的に交流の1サイクルの平均は[正]と[負]は対の波形になっており、その平均は必ず0になる。従って交流の平均値は[正]・[負]どちらかの半サイクルを平均化してものを交流の平均値としている。
実効値は最大値のおよそ70%程度の値になり、正確に計算で求めると以下のような式で求められる。
この電圧は実効値であり、最大値は√2を掛けた値141Vになります。
位相
直流回路では位相は気にしなくてよいのですが、交流回路ではその位相が重要なポイントになります。
この位相とは電圧波形と電流波形のズレを表わすもの
同位相
同位相は「同相」ともよばれ、次のように「電圧波形」と「電流波形」にズレがないものをいいます。
遅れ位相
遅れ位相は、次のように「電圧波形」に対して「電流波形」が右にズレているものをいいます。
進み位相
進み位相は、次のように「電圧波形」に対して「電流波形」が左にズレているものをいいます。
遅れ位相及び進み位相の場合は
「○○に対して遅れ位相」とか「○○に対して進み位相」 と言うということです。つまり、
位相の基準になるものは何か？を決めて、何に対して遅れている、進んでいると明確にすることです。
上記波形は電圧を基準にしているので、
電圧に対して電流が遅れ位相、進み位相となります。
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