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１−２ 直流・交流
電気回路を考える際に、大きく直流回路と交流回路に分けられる。直流と交流で働きが変わる素子が多いので、注意して考える必要がある。ａ．直流［ＤＣ］
直流とは、電流が常に一定方向に流れる。直流の電源としては、車のバッテリ・乾電池・太陽電池などがある。
電流は＋（高電位）より−（低電位）へ流れる。
ｂ．交流［ＡＣ］
交流とは、時間により電流の方向が常に変化する。交流の電源としては、家庭用１００Ｖ電源などがある。
一般的に交流電源は下図のような正弦波である。
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| ＜図−１．２．１＞正弦波交流 |
交流においては、常に電圧・電流が変化するため、計算上扱いにくい。
そのため、直流の場合と計算上等価になるようにした値として、実効値［rms−route mean square］を用いる。
電圧の実効値とは、電圧の自乗を積分したものの平方根である。
式に表すと、
Ｅrms＝√（∫ｖ(t)2dt） [Ｖrms]
となる。
正弦波の交流は式に表すと、
v(t)=Ｅmax・sinωt ［Ｖ］
となる。
これを上記の実効値を求める式に代入し算出すると、実効値Ｅrmsは
Ｅrms＝Ｅmax／√２ ［Ｖ］
となる。
家庭用１００Ｖ電源の１００Ｖとは、実効値を示している。
ｃ．交流電源の種類
交流電源にも種類がある。ここでは、電力会社より供給される代表的な交流電源について説明する。ｉ．単相交流
家庭用に引き込まれているのが、単相交流である。 |
| ＜図−１．２．２＞単相交流電源 |
単相交流は、上図のような形でトランス（変圧器）より供給される。
家庭用などで引き込まれるのは、単相３線式という形になっており、３本の線のうち２本を選択して取ることにより、１００Ｖまたは２００Ｖの電源を得ることができる。
ａ−ｂまたはｂ−ｃから取ると１００Ｖを、ａ−ｃから取ると２００Ｖが得られる。
ｂ点を基準にした場合のａ点、ｃ点の波形は、逆位相になる。ベクトルで表すと１８０°の向きになる。
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| ＜図−１．２．３＞単相交流の位相関係 |
ii．３相交流
大出力モータなどの動力に使用する電源が、３相交流である。 |
| ＜図−１．２．４＞３相交流電源 |
３相交流は、単相とは違いｓ、ｔ、ｒ３本それぞれの間の電圧が２００Ｖとなる関係になっている。
中点（ニュートラル）ｎは通常電位的に常に０Ｖであるため、電流は流れない。
ｎを基準とした場合のｓ点，ｔ点，ｒ点は、それぞれ１２０°の位相のずれがある関係になっている。
この位相のずれがあることにより、誘導電動機はモータの回転トルクが得ることができる。
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| ＜図−１．２．５＞３相交流の位相関係 |
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