特定の物理量を測定し、その情報をDC電気信号の形式で繰り返すデバイス（熱電対、ひずみゲージ、pHプローブなど）が作成されたように、ACでも同じことを行う特別なデバイスが作成されました。 多くの場合、電気信号を介して機械部品の物理的位置を検出して送信できる必要があります。これは、自動工作機械制御とロボット工学の分野で特に当てはまります。これを行う簡単で簡単な方法は、ポテンショメータを使用することです。 ポテンショメータの使用 ポテンショメータのタップ電圧は、シャフトに従属するオブジェクトの位置を示します。 ただし、ポテンショメータには独自の問題があります。 1つは、「ワイパ

DC測定回路で見たように、ブリッジとして知られる回路構成 抵抗の未知の値を測定するための非常に便利な方法です。 これはACにも当てはまり、未知のインピーダンスの正確な測定にもまったく同じ原理を適用できます。 ブリッジ回路はどのように機能しますか？ 確認すると、ブリッジ回路は、 null-detector を使用して、同じソース電圧の両端に接続された2成分分圧器のペアとして機能します。 ゼロボルトでの「バランス」の状態を示すためにそれらの間に接続されたメーターの動き： バランスの取れたブリッジは、インジケーターに「ヌル」または最小の読み取り値を示します。 上記のブリッジの

以前は、「電力品質」が力率を除けば前代未聞の概念であった大規模なAC電源システムを使用していました。 ほとんどすべての負荷は「線形」の種類でした。つまり、電圧正弦波の形状を歪めたり、回路に非正弦波電流を流したりすることはありませんでした。これはもう真実ではありません。 「非線形」電子コンポーネントによって制御される負荷は、家庭と産業の両方で普及しつつあります。つまり、これらの負荷に給電する電力システムの電圧と電流は、高調波に富んでいます。電流は大きく歪んでおり、これは基本電力線周波数の倍数で無限の一連の高周波正弦波が存在することに相当します。 過度の高調波の影響 AC電源システムの過度の

AC回路での電力測定は、DC回路よりもかなり複雑になる可能性があります。これは、位相シフトにより、電圧にメーターで得られる電流値を掛けるだけでなく、問題が複雑になるためです。 必要なのは、瞬時の積（乗算）を決定できる機器です。 電圧と電流。幸いなことに、静止コイルと可動コイルを備えた一般的な動電計の動きは、これをうまく処理します。 三相電力測定は、2つの可動コイルをリンクする共通のシャフトを備えた2つのダイナモメーターの動きを使用して実行できるため、1つのポインターがメーターの動きの目盛りに電力を記録します。これは明らかに、かなり高価で複雑な移動メカニズムになりますが、実行可能なソリューシ

DC回路に同等のものがない重要な電気量は周波数です 。 周波数測定は、交流の多くのアプリケーション、特に1つの周波数と1つの周波数のみで効率的に動作するように設計されたAC電源システムで非常に重要です。 ACが電気機械式オルタネーターによって生成されている場合、周波数は機械のシャフト速度に正比例し、周波数はシャフトの速度を測定するだけで測定できます。 ただし、オルタネーターからある程度の距離で周波数を測定する必要がある場合は、他の測定手段が必要になります。 周波数測定の方法 機械的共振の原理の使用 電力システムにおける周波数測定の単純だが大雑把な方法の1つは、機械的共振の原理を利用して

AC電気機械式メータームーブメントには、2つの基本的な配置があります。DCムーブメントの設計に基づくものと、AC用に特別に設計されたものです。 永久磁石可動コイル（PMMC）メーターの動きは、交流に直接接続されている場合は正しく機能しません。これは、針の動きの方向がACの半サイクルごとに変化するためです。 （下の図） 永久磁石モーターのような永久磁石メーターの動きは、その動きが印加電圧の極性に依存するデバイスです（または、電流の方向の観点から考えることができます）。 ACをこのダーソンバルメーターの動きに通すと、針が無駄にバタバタします。 ダーソンバルデザインなどの

AC電源システムの力率の低下を修正する必要が生じた場合、計算に使用するヘンリーの負荷の正確なインダクタンスを知る余裕はおそらくありません。 幸運なことに、力率計と呼ばれる計器を持っているかもしれません。 力率（0から1までの数値）、および見かけの電力（ボルト単位の電圧計の読み取り値を取得し、アンペア単位の電流計の読み取り値を掛けることで計算できます）を示します。 あまり好ましくない状況では、オシロスコープを使用して電圧と電流の波形を比較し、度で位相シフトを測定する必要があります。 そして、その位相シフトの正弦によって力率を計算します。 ほとんどの場合、真の電力を測定するための電力計にアク

前に述べたように、この「パワートライアングル」の角度は、散逸量（または消費量）の比率をグラフで示します。 ）電力と吸収/戻り電力の量。 また、極座標形式の回路のインピーダンスの角度と同じ角度になります。分数で表すと、真の力と見かけの力のこの比率は力率と呼ばれます。 この回路のために。 真のパワーと見かけのパワーはそれぞれ直角三角形の隣接する辺と斜辺の辺を形成するため、力率比もその位相角の余弦に等しくなります。最後の回路例の値を使用する： すべての比率測定と同様に、力率は単位なしであることに注意してください。 数量。 力率値 純粋な抵抗回路の場合、無効電力はゼロに等しいため

無効電力 インダクタやコンデンサなどの無効負荷はゼロ電力を消費することはわかっていますが、それらが電圧を低下させて電流を引き込むという事実は、実際に しているという欺瞞的な印象を与えます。 電力を消費します。 この「ファンタム電源」は無効電力と呼ばれます。 、および Volt-Amps-Reactive と呼ばれる単位で測定されます （VAR）、ワットではなく。 無効電力の数学記号は、（残念ながら）大文字のQです。 真の力 回路で使用または消費される実際の電力量は、真の電力と呼ばれます。 、ワットで測定されます（いつものように大文字のPで表されます）。 見かけのパワー 無効電力と真の

120ボルト、60HzのAC電圧源が抵抗性負荷に電力を供給している単相AC電源システムの回路を考えてみましょう:(下の図） AC電源は純粋な抵抗性負荷を駆動します。 この例では、負荷への電流は2アンペア、RMSになります。負荷で消費される電力は240ワットになります。 この負荷は純粋に抵抗性（リアクタンスなし）であるため、電流は電圧と同相であり、計算は同等のDC回路の場合と同様に見えます。 この回路の電圧、電流、電力の波形をプロットすると、次の図のようになります。 電流は抵抗回路の電圧と同相です。 電力の波形は常に正であり、この抵抗回路で

前のセクションでは、3次高調波とそのすべての整数倍数（まとめて triplen と呼ばれる）について説明しました。 120°位相シフトされた基本波形によって生成された高調波）は、実際には互いに同相です。 60 Hzの三相電力システムでは、相は A 、 B 、および C 120°離れている場合、これらの周波数の3次高調波倍数（180 Hz）は、互いに完全に同相になります。 これは、グラフィック用語（下の図）および/または数学用語で考えることができます： フェーズA、B、Cの高調波電流はすべて一致します。つまり、回転しません。 奇数次の高調波を含む拡張数表

混合周波数信号の章では、高調波の概念について説明しました。 ACシステムの場合：基本ソース周波数の整数倍の周波数。 AC発電機（オルタネーター）からの電源電圧波形が歪みのない単一周波数の正弦波であると想定されるAC電源システムでは、高調波成分がないはずです。 。 。理想的には。 ACシステムの非線形コンポーネント これは、非線形コンポーネントがなければ当てはまります。 。非線形コンポーネントは、電源電圧に対して不均衡に電流を引き込み、非正弦波の電流波形を引き起こします。 非線形コンポーネントの例には、ガス放電ランプ、半導体電力制御デバイス（ダイオード、トランジスタ、SCR、トライアック

三相は配電システムで頻繁に使用されるため、電圧を増減できるようにするには三相変圧器が必要になることは理にかなっています。 これは部分的にしか当てはまりません。通常の単相変圧器を連動させて、さまざまな構成の2つの三相システム間で電力を変換できるため、特別な三相変圧器が不要になります。 ただし、これらのタスク用に特別な三相変圧器が構築されており、モジュール式の変圧器よりも必要な材料、サイズ、重量が少なくて済みます。 三相変圧器の巻線と接続 三相変圧器は、一次巻線と二次巻線の3つのセットで構成されており、各セットは鉄心アセンブリの片方の脚に巻かれています。基本的に、下の図のように、結合されたコ

三相Y（Y）接続 最初に、一般に「Y」（または「スター」）構成として知られている3つの電圧源を接続することにより、三相電源システムのアイデアを検討しました。 電圧源のこの構成は、各電源の片側を結合する共通の接続ポイントによって特徴付けられます。 （下の図） 三相「Y」接続には、共通のポイントに接続された3つの電圧源があります。 各電圧源がワイヤーのコイル（オルタネーターまたは変圧器の巻線）であることを示す回路を描き、わずかに再配置すると、下の図で「Y」構成がより明確になります。 3相、4線式の「Y」接続では、「共通の」4番目の線を使用します。 電圧

ACモーター おそらく、単相よりも多相AC電源の最も重要な利点は、ACモーターの設計と操作です。 この本の最初の章で研究したように、いくつかのタイプのACモーターは、固定巻線と回転磁石アセンブリで構成される、オルタネーター（発電機）の対応するモーターと構造が実質的に同じです。 （他のACモーターの設計はそれほど単純ではありませんが、それらの詳細は別のレッスンに任せます。） 時計回りのACモーター操作。 回転する磁石が電磁石の巻線（コイル）にエネルギーを与える交流の周波数に追いつくことができれば、それは時計回りに引っ張られ続けます。 （上の図） ただし、このモーターのシ

三相オルタネーター 前にレイアウトした三相オルタネーターの設計を取り上げて、磁石が回転するとどうなるかを見てみましょう。 三相オルタネーター 120°の位相角シフトは、3対の巻線の実際の回転角シフトの関数です。 磁石が時計回りに回転している場合、巻線3は巻線2の後に正確に120°（オルタネーターシャフトの回転）のピーク瞬時電圧を生成し、巻線1の後にピーク120°に達します。磁石は、の異なる位置で各極ペアを通過します。シャフトの回転運動。 巻線を配置する場所によって、巻線のAC電圧波形間の位相シフトの量が決まります。 巻線1を位相角（0°）の「基準」電圧源にすると、巻線2

単相3線式電力システムとは何ですか？ 単相3線式電力システムは、高い導体効率を実現します 全電圧をより低い部分に分割し、それらのより低い電圧で複数の負荷に電力を供給しながら、全電圧システムに典型的なレベルで電流を引き出すことにより、安全上のリスクを低く抑えます。 ちなみに、この手法は、単相ACシステムの場合と同様にDC電源システムでも同様に機能します。このようなシステムは通常、 3線式と呼ばれます。 分割フェーズではなくシステム 「フェーズ」はACに限定された概念だからです。 しかし、ベクトルと複素数の経験から、AC電圧は、互いに位相がずれている場合に考えられるように、常に加算されると

単相電力システムの概略図は、実際の電力回路の配線についてほとんど示していません。 上に描かれているのは、非常に単純なAC回路です。負荷抵抗の消費電力が大きい場合は、これを単なる通常の回路と見なすのではなく、「電源回路」または「電源システム」と呼ぶことがあります。 「電源回路」と「通常の回路」の区別は恣意的に見えるかもしれませんが、実際的な懸念は間違いなくありません。 実用的な回路解析 そのような懸念の1つは、AC電源から負荷に電力を供給するために必要な配線のサイズとコストです。通常、電気の法則を学ぶために回路を分析するだけの場合、この種の懸念についてはあまり考慮しません。 ただし

電力容量 すでに観察されているように、許容可能な電力結合、厳密な電圧レギュレーション、および低い励起電流歪みを実現するには、トランスを適切に設計する必要があります。また、変圧器は、一次および二次巻線電流の期待値を問題なく流すように設計する必要があります。 これは、加熱の問題を回避するために、巻線導体を適切なゲージワイヤで作成する必要があることを意味します。 理想的なトランスフォーマー 理想的なトランスは、完全な結合（漏れインダクタンスなし）、完全な電圧レギュレーション、完全な正弦波励起電流、ヒステリシスまたは渦電流損失がなく、任意の量の電流を処理するのに十分な太さのワイヤを備えています。

インピーダンス整合 変圧器は電圧と電流を異なるレベルにステップすることができ、電力は一次巻線と二次巻線の間で同等に転送されるため、負荷のインピーダンスを異なるレベルに「変換」するために使用できます。その最後のフレーズは説明に値するので、それが何を意味するのかを調べてみましょう。 負荷の目的は（通常）、それが放散する力で生産的な何かをすることです。抵抗性発熱体の場合、消費電力の実際的な目的は何かを加熱することです。 負荷は、特定の最大量の電力を安全に消費するように設計されていますが、電力定格が等しい2つの負荷は必ずしも同じではありません。次の2つの1000ワットの抵抗性発熱体について考えて