HEAVEN INSITE's Blog

　ついに始まったシリーズ。３月に試験申込、６月に学科試験らしい。目指せ60点！（志が低い）

参考文献：電検・電工資格試験研究会編著『ＤＶＤで一発合格！第二種電気工事士 筆記＆技能テキスト カラー版』

電気の基礎理論
基本的に中学校の理科レベル。
交流を掘り下げるあたりからたぶん工業高校レベル。

電気抵抗

抵抗Ｒ＝ρ（電気抵抗率）×ℓ（長さ）÷A（断面積）

断面積に反比例。
長さと温度に比例。

並列回路の合成抵抗
各抵抗器の抵抗の逆数を足して、その数で１を割る。

開放回路
回路が閉じていないこと。電気は流れない。

電圧降下
電流が流れるときに抵抗によって失う電圧のこと。
電流が流れない場所ではおこらない。

電力
電気製品などで消費される電力はPで表す。単位はＷ。
Ｐ＝Ｖ×Ｉ

電力量
Ｑ＝Ｐ×ｔ（秒）
１Ｊ＝１Ｗｓ

交流の値の表し方
瞬時値：変化する交流の瞬間、瞬間の値。
最大値：瞬時値が最も大きくなるときの値。
実効値：直流回路で発生する電力と同じ電力を発生させる交流回路の電流・電圧。

交流の実効値＝最大値／√２

周期Ｔ＝１／周波数ｆ

コイル（インダクタ）
コイルは直流では普通の導線と変わらない（ちょっと抵抗が高い程度）が、交流ではその流れを妨げる働き（インダクタンス）がある。
インダクタンスの単位はＨ（ヘンリー）である。

交流電流Ｉ＝Ｖ／（２π×周波数ｆ×インダクタンスＬ）

誘導性リアクタンス
先ほどの式の右辺の分母にある２πｆＬを電気抵抗として捉えたもの（これでオームの法則の式になるから）。
この値は交流に対する負荷を表し、ＸＬと記される。

コンデンサ
２枚の電極版を向かい合わせたもの。Ｃで表され、回路図記号では電源装置に似たマークで記される（縦線の長さが等しい）。
コンデンサに直流電源をつなぐと、一瞬電流が流れてすぐに流れなくなる。これは電極版に電化が蓄えられ充電をしている状態である。また、充電されたコンデンサの回路の電源を外して、電線をつなげると（短絡）、さっきとは逆方向に一瞬電流が放電される。
ちなみに、交流電源では、コンデンサは充放電をくり返す（回路に電流を流し続ける）ため、電気を貯めることはできない。

キャパシタ
コンデンサには交流の流れを助長する働きがある（静電容量またはキャパシタンス。単位はＦファラド）。

電流Ｉ＝２π×周波数ｆ×キャパシタンスＣ×電圧Ｖ

容量性リアクタンス
先ほどの式もオームの法則にあてはめると、２πｆＣの逆数が電気抵抗（交流に対する負荷）となる。

Ｘｃ＝１／（２πｆＣ）

交流回路と位相
交流のグラフは波形となるが、交流電流の波形と交流電圧の波形が一致するとき、位相があっている（同相）と言う。
しかし、コイルやコンデンサを回路に組み込むと位相（タイミング）はずれてしまう。
位相がずれるとオームの法則が成り立たない。

コイルの位相
コイルには電流の変化を妨げる性質があるため、電流の波形は、電圧の波形より90°（１／４周期）位相が遅れる。

コンデンサの位相
コンデンサには電流の変化を促す性質があるため、電流の波形は、電圧の波形より90°（１／４周期）位相が進む。

インピーダンス
交流負荷（電気抵抗、誘導性リアクタンス、容量性リアクタンス）の総称。
複数の抵抗器の抵抗を足すことができるように、インピーダンスも足すことができる（合成インピーダンス）。
合成インピーダンスはベクトルで求めることができる。

ＲＬＣ直列回路
Ｒ抵抗、Ｌコイル、Ｃコンデンサをそれぞれ直列につないだ回路。

ＲＬＣ直列抵抗の電圧
直列回路なのでどこでも電流は同じ。
したがって電流を各負荷の電圧の位相の基準にできる。
抵抗器にかかる電圧は電流と同相。（→）
コイルにかかる電圧ＶＬは電流よりも位相が90°進む。（↑）
コンデンサにかかる電圧Ｖｃは電流よりも位相が90°遅れる。（↓）
したがってＲＬＣ直列回路全体の電圧は、電流（＝抵抗器にかかる電圧）とコイルとコンデンサにかかる電圧（ＶＬ－Ｖｃ）のベクトルの合成になるため、三平方の定理により・・・

Ｖ＝√ＶＲ²＋（ＶＬ－Ｖｃ）²

ＲＬＣ直列回路の合成インピーダンス
オームの法則により、抵抗器、コイル、コンデンサそれぞれにかかる電圧を電流で割れば、抵抗Ｒ、誘導性リアクタンスＸＬ、容量性リアクタンスＸｃの値がそれぞれ出るので、合成インピーダンスＺも三平方の定理より・・・

Ｚ＝√Ｒ²＋（ＸＬ－Ｘｃ）²

ＲＬＣ並列回路
Ｒ抵抗、Ｌコイル、Ｃコンデンサをそれぞれ並列につないだ回路。

ＲＬＣ直列抵抗の電流
並列回路なのでどこでも電圧は同じ。したがって電圧を基準に電流を求める。
抵抗器にかかる電流は電圧と同相。（→）
コイルにかかる電流ＩＬは電圧よりも位相が90°遅れる。（↓）
コンデンサにかかる電流Ｉｃは電圧よりも位相が90°進む。（↑）

Ｉ＝√ＩＲ²＋（Ｉｃ－ＩＬ）²

交流の電力
中学校で習う電力は直流だったが、交流回路の負荷において消費される電力Ｐ（※有効電力）の一般式は以下のようになる。

Ｐ＝ＶＩcosθ

力率
上の式のcosθの部分。上の式は有効電力を求める式なので、Ｖ×Ｉ全体（皮相電力）の何割の力が実際に使われているかを示している。
なぜ、三角比なのかというと、この力率もベクトルで求めているから。
皮相電力ＶＩ：三角形の斜辺
無効電力：三角形の高さ
有効電力Ｐ：三角形の底辺
よって・・・

力率cosθ＝Ｐ／ＶＩ

この値が１の時（直流回路の場合もしくは負荷が抵抗のみの場合）、Ｐ＝ＶＩで無効電力は０ということになる。
これが、コイルやコンデンサがつながっているとθ分だけ位相差が発生し、力率は１未満となる。

有効電力
電気機器や電動機など、負荷側（需要側）で取りざたされる値。

皮相電力
実効値のままの電力なので、発電機やトランス、コンセントなど、供給側で取りざたされる値。

単相交流
一般家庭に送られてくる交流の電気。
行きと帰りで２本の電線を用いる。

三相交流
工場やビルなど、大電力を必要とする施設に送られてくる交流の電気。
３本の電線を用いる。電線１本あたりの送電電力が大きいのが特徴。
３つの波形の位相は120°ずつ互いにずれているため、どの瞬間でも３つの交流の振幅の和は０となる。つまり、帰り道の共通帰線が要らない。
ニコラ・テスラが開発に関わっているらしい。

線間電圧
三相交流を送る３本の電線の間の電圧。Ａ－Ｂ間、Ｂ－Ｃ間、Ａ－Ｃ間の３つある。

相電圧
１相あたりの負荷にかかる電圧。

線電流
なぜか線間電流とは言わない。
３本の線を流れる電流。Ａ－Ｂ間、Ｂ－Ｃ間、Ａ－Ｃ間の３つある。

相電流
１相あたりの負荷に流れる電流。

Ｙ（スター）結線
ベンツのマークように結線したもの。
線電流＝相電流
線間電圧＝√３×相電圧（※線間電圧のベクトルが相電圧のそれよりも30°ずれるため）

Δ（デルタ）結線
三角形に結線したもの。
線電流＝√３×相電流
線間電圧＝相電圧

三相交流回路の電力
各相の負荷の消費電力（相電圧×送電流×力率）を合計する。
各相の負荷の消費電力が同じ場合は、×３をすればよい。
線間電圧と線電流から電力を求める場合は

Ｐ＝√３×線間電圧ＶＬ×線間電流ＩＬ×cosθ

ちなみに、スター結線でもデルタ結線でも同じ式が使える（どちらでやっても結局式が一致するから）。

三相交流の電力量
電力に時間をかけるだけ。