電気機器（トランスやモーターなど）の負荷が増加すると電圧が低下する原因は何ですか

トランスやモーターなどの負荷が増加すると、電圧降下（電圧ドロップ）は通常、いくつかの理由によります：

配線抵抗

理由

• 電流の増加: 負荷が増えると、電力線を流れる電流が増加します。

• オームの法則: オームの法則（V=IR）によれば、電流が増えると電圧降下も増加します。ここでは

• Vは電圧降下、

• Iは電流、

• Rはワイヤーの抵抗です。

説明

電力線には一定の抵抗があるため、電流がワイヤーを通過すると電圧降下が発生します。この電圧降下は電流に比例し、ワイヤーの抵抗にも比例します。

負荷が増えると、電流が増加するため、電圧降下が増加し、負荷端での電圧が低下します。

トランス内部抵抗

理由

トランス内部抵抗：トランス自体には一定の内部抵抗（巻線抵抗と漏れリアクタンスを含む）があり、負荷が増えるとトランスを流れる電流が増加し、トランス両端での電圧降下が増加します。

説明

トランスの内部抵抗は電圧降下を引き起こし、特に重負荷の場合、この電圧降下はより顕著になります。負荷が増えると、トランスはより多くの電流を伝送する必要があり、トランスの内部抵抗によって電圧降下が発生し、負荷端での電圧が低下します。

モーター起動

理由

• 起動電流: モーターは起動時に大量の電流を消費し、これを起動電流と呼びます。

• 起動電流による電圧降下: 起動電流は、モーターが通常運転しているときの電流よりもはるかに大きいため、起動時の電圧降下はより顕著です。

説明

モーターが起動するとき、トルクが静摩擦力を克服する必要があるため、大きな起動電流が必要です。

この大きな起動電流は、電力線とトランスで大きな電圧降下を引き起こし、電圧が低下します。

システム安定性

理由

• システム容量不足: システム全体の容量が急激な負荷増加に対応できない場合、電圧が低下します。

• 調整容量不足: システムが電圧安定性を維持するのに十分な調整容量がない場合、負荷が増加すると電圧が低下します。

説明

グリッドシステムでは、全負荷の同時動作をサポートするための総容量が足りない場合、負荷が増加するとシステムは十分な電圧を提供できません。

また、システムの調整容量が不足している場合、たとえば無効電力補償装置が不足している場合、電圧調整能力が制限され、負荷が増加すると電圧が低下します。

無効電力

理由

• 無効電力需要の増加: 負荷が増えると、特にインダクションモータ負荷の場合、無効電力需要も増加します。

• 無効電力による電圧降下: 無効電力は、送電中に電圧降下を引き起こします。

説明

インダクションモータなどのデバイスは、動作中に磁界を形成するために無効電力を必要とし、これによりシステム内の無効電力要求が増加します。

無効電力は送電中に電圧降下を引き起こし、特にグリッド内の無効電力補償が不足している場合、電圧降下はより顕著になります。

システム設計

理由

• 不適切な設計: システムが負荷の増加を十分に考慮して設計されていない場合、電圧降下が発生する可能性があります。

• 設備選定の不適切: 選択された設備（トランス、ワイヤーなど）の容量が不足している場合、負荷が増加すると電圧が低下します。

説明

電気システムの設計では、最大負荷条件を考慮し、システムが負荷の増加に対応できる十分な容量と余裕を持つようにしなければなりません。

設備が適切に選定されていない場合、たとえばワイヤーの断面積が小さすぎたり、トランスの容量が不足している場合、負荷が増加すると電圧降下が発生します。

まとめ

トランスやモーターなどの負荷が増加すると、電圧降下は主に配線抵抗、トランス内部抵抗、モーター起動電流、システム容量不足、無効電力需要の増加、および不適切なシステム設計などの要因の組み合わせによるものです。電圧降下の影響を減らすために、導体の断面積を増加させ、適切な容量のトランスを選択し、システムを合理的に設計し、無効電力補償を強化するなどの措置を講じることができます。