正弦波以外の方形波を使用しない電力伝送線路の理由は何ですか
送電線が方形波を使用せず、正弦波を好む理由には、効率、機器の互換性、電磁干渉、システムの安定性、制御と測定に関する電気工学のいくつかの側面が含まれます。以下に詳細な説明を行います。
1. 効率と損失
高調波歪：方形波は豊富な高調波成分を含んでいます。これらの高調波は、導体の抵抗損失やトランスやモーターの鉄損と銅損などの追加の損失を引き起こします。
スキン効果：高周波の高調波は、導体の表面に電流を集中させる現象（スキン効果）を引き起こします。スキン効果は導体の有効抵抗を増加させ、伝送損失を高めます。
2. 機器の互換性
トランスとモーター：トランスやモーターなどのほとんどの電気機器は、正弦波のために設計されています。正弦波はこれらの装置が最適に動作し、効率を向上させ、寿命を延ばします。
保護装置：リレー保護装置やその他の保護装置も正弦波のために設計されています。方形波はこれらの装置の誤動作を引き起こし、システムの安全性と信頼性に影響を与えます。
3. 電磁干渉
電磁干渉（EMI）：方形波の高次高調波は強力な電磁干渉を生成し、周囲の電子機器の正常な動作に影響を与えます。例えば、無線通信、医療機器、コンピュータなどが干渉を受ける可能性があります。
放射干渉：方形波の急激な立ち上がりと立ち下がりは強い電磁放射を生じ、特に長距離送電線では顕著で、装置の故障やデータ伝送エラーを引き起こす可能性があります。
4. システムの安定性
高調波汚染：方形波の高調波成分は電力システムを汚染し、グリッドの安定性和電力品質に影響を与えます。高調波は電圧歪、周波数変動などを引き起こし、機器の過熱や損傷につながります。
無効電力：高調波はシステムの無効電力需要を増加させ、力率を低下させ、システム負荷を増大させ、結果として電圧降下や機器の過負荷を引き起こします。
5. 制御と測定
測定精度：正弦波は測定と制御が容易です。標準的な電力測定装置や計器は正弦波のために設計されており、より正確なデータを提供します。
制御アルゴリズム：多くの電力システムの制御アルゴリズムと保護論理は、正弦波を前提として設計されています。方形波はこれらのアルゴリズムの失敗やエラーを引き起こす可能性があります。
6. 伝送距離
長距離伝送：正弦波は長距離伝送に適しています。長距離送電線はしばしば高電圧伝送を使用し、正弦波は電圧と電流の安定性を維持し、伝送損失を減らすことができます。
まとめ
送電線が方形波を使用せず、正弦波を好む理由は以下の通りです：
効率と損失：正弦波は高調波歪とスキン効果を減らし、伝送効率を向上させます。
機器の互換性：正弦波は電気機器が最適に動作し、効率と寿命を向上させます。
電磁干渉：正弦波は電磁干渉を減らし、周囲の電子機器の正常な動作を保護します。
システムの安定性：正弦波は高調波汚染を減らし、グリッドの安定性和電力品質を向上させます。
制御と測定：正弦波は正確な測定と制御を可能にし、システムの信頼性と安全性を確保します。
伝送距離：正弦波は長距離伝送に適しており、伝送損失を減らします。
