毎日1冊、こちょ!の書評ブログ

2013年8月から毎日、「そうだったのか」という思いを綴ってきました。

直流と交流の違いを説明できますか?~『知られざる天才 ニコラ・テスラ』新戸 雅章 氏(2015)

知られざる天才 ニコラ・テスラ: エジソンが恐れた発明家 (平凡社新書)

 新戸氏はテスラの研究家。「電気の世紀」と言われる二十世紀。電気の魔術師と呼ばれ、この時代を切り開いた偉大な発明家がいた。彼の名は、ニコラ・テスラ。その先駆的なアイデアは、一世紀近く経ったいまでも技術革新の発想の源泉となっている。(2015)

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直流と交流

 

 人類が最初につり出した電源は、1800年、イタリアのボルタが発明した蓄電池だった。蓄電池の電気は、電線中を同じ方向に一定の大きさで流れ続ける。一般に電池が作られる電気はこのような性格をもち、直流と呼ばれる。直流はメカニズムが簡単で、工場の電気メッキ作業などに用いられたが、送電に必要な大電力を作るのが困難だった。(38ページ) 

ファラデーの作った交流

 

 

ファラデーは1831年、コイルの中に磁石を出し入れすると、電流が流れるという「電磁誘導の法則」を発見、これに基づいて簡単な発電機を製作した。発電機で作られた電流は直流とは異なり、電線の中で電流の方向と大きさが周期的に変わる。このような直流を交流という。身近な所では、発電所から家庭や工場に送られる電気が交流である。交流は直流に比べて大電力の扱いに適しているが、理論が複雑なことや、装置が小型化しにくになどの欠点もあった。(39ページ)

 

 

交流モーター

 

 

単相交流とは、一つの正弦波からなる基本的交流で、家庭用の電灯線などは単相交流である。しかし単相電源で交流モーターを起動するには、回転磁場を生み出すための仕掛け(コンデンサーなどの始動装置)が必要なことと、送電に用いる場合も損失が大きく非効率とう欠点があった。テスラが考え出したのは、二組の曲げた針金を直角に交わらせ、そこに互いに位相をずらした二組の交流を流して、回転する磁場をつくることだった。その中に鉄製の回転子を置けば、磁場の回転に引きずられて回転子も回りだす。その回転は滑らかで、始動のための余分な仕掛けも必要なかった。これがテスラ最大の発明と称される「二相交流モーター」である。(45ページ) 

 

今更ながら身の回りの電気の違いを知る

 

場所

電流の種類

高電圧電線

三相交流

家庭用コンセント

単相交流

家電製品の中

直流

交流は交流の電圧の変換、単相、二相、三相への変換、交流から直流への変換、が容易にできる。一方で蓄電ができない、電子回路には適さないなどの欠点を持つ。

直流は蓄電ができて電子回路に適する。しかし電圧の変換は用意ではない、という欠点を持つ。

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電気の知識 単相と三相の違い篇|株式会社YAMABISHI

テスラのやったこと

テスラは単相の交流ではなく、二相の交流による送電、モーター駆動を考えた。そしてそれは直ぐに三相に進化することになる。一つの正弦波を複数にすることでより滑らかになることになる。これを二相交流モーターというハードウェアにまとめたことがテスラの功績であった。テスラは直流を制御する方法に道を開いていた。

我々の直観を確認しておく

 

我々の電気の素朴なイメージは乾電池=直流であるしかし家電製品の内部以外は交流であり、家庭内は安全性の高い単相交流、高電圧電線は効率の高い三相交流。つまりは心臓の様に鼓動がある電気となる。PCの電源コードには交流→直流の変換器が付いていた理由が今更ながら理解できた。

蛇足

 

米国の電動自動車は交流二相モーター発明者のテスラに由来する。

 

kocho-3.hatenablog.com

 

 

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