AC電源とDC電源とは？

AC電源もDC電源も、家庭用はもちろん産業機器に広く利用されている電源ですが、適した用途は異なります。
それぞれにメリットとデメリットがあるため、産業機器の用途や要求仕様に合わせて、適切な電源を選択することが重要です。

本コラムでは、AC電源とDC電源の違いや変換方法などについて解説いたします。

AC電源とDC電源とは

ご存知の方も多いでしょうが、電源にはAC電源とDC電源の2種類があります。
それぞれの詳細は、以下の通りです。

AC電源とは

AC電源とは、交流電源のことで、電流の方向が一定の間隔で逆転するのが特徴です。
プラスとマイナスが50Hzや60Hzなどの周期で定期的に入れ替わります。
コンセントから供給されている電源です。
なお、ACとは、Alternating Currentの略です。

DC電源とは

DC電源とは、直流電源のことで、電流の方向が一定で変わらない電力供給方式です。
乾電池やバッテリーから供給されている電源です。
なお、DCとは、Direct Currentの略です。

なぜ送電されるのはACなのか

上記の通り、コンセントから供給されているのはACです。
しかし、実は電化製品の多くはDCで動きます。このため、電化製品の内部やアダプタなどでACからDCへと変換しています。

では、なぜ送電されるのがDC ではなくACなのでしょうか？
それは、DCよりもACの方が送電線の抵抗によるロスを小さくできるからです。

抵抗によるロスをできるだけ抑えるためには、電圧を高くする必要があります。
そのため、発電所から送電する際は超高圧で送られ、途中の変電所や電柱などで電圧を下げながら家庭やオフィスへ送られます。この処理で失われてしまう電気の量が、DCよりもACの方が少なく済みます。

そもそも、変圧器で電圧を簡単に上げ下げできるのもACの方です。DCは、電流の向きが一定のため磁束を増幅して変圧できず、電圧を上げるためには大容量のコンデンサやインダクタなどの装置が必要になってしまうのです。

ACからDCへの変換方法

ACからDCへの変換方法には、「トランス方式」と「スイッチング方式」の2つの方式があります。

トランス方式

トランス方式とは、変圧器を使って交流の電圧を下げた後、整流器を使って直流に変換する方法です。

変圧器は、コイルを互いに近づけることで磁束を増幅する装置です。交流は、電流の向きが一定の間隔で逆転するため、磁束を増幅しやすく、変圧しやすいという特徴があります。

トランス方式には、以下の2つの特徴があります。
・ノイズが少ない
・回路がシンプル

トランス方式は、スイッチング方式に比べてノイズが少なく、回路がシンプルというメリットがあります。そのため、音響機器や医療機器などのノイズに敏感な機器に向いています。

スイッチング方式

スイッチング方式とは、
交流の電圧を高速に切り替えることで、直流に変換する方法です。
スイッチング方式には、
以下の2つの特徴があります。
・小型・軽量
・高効率

スイッチング方式は、トランス方式に比べて小型・軽量で、高効率というメリットがあります。そのため、ノイズに敏感でない機器や、小型・軽量が求められる機器に向いています。
近年では、スイッチング方式が主流となっています。

まとめ

AC電源とは交流電源のことで、送電されているもの、DC電源とは直流電源のことで、電池などで提供されているものです。一般的な電化製品はDC電源で動きますが、送電の際のロスを抑えるため、一般家庭やオフィスなどに送られる際はACとなっています。

ACからDCへの変換方法には大きく「トランス方式」と「スイッチング方式」の2つの方式があり、近年では、小型・軽量で高効率というメリットが多くの機器に求められるようになったため、スイッチング方式が主流となっています。

このようなAC電源とDC電源の違いを知ることで、電気機器の動作原理を理解したり、電気機器の故障原因を特定したりすることにつながります。

また、AC電源とDC電源の技術は常に進化しており、最新の技術を活用することで、AC電源とDC電源のメリットを最大限に活かすことができます。
たとえば、AC電源では、ノイズやサージの影響を抑える技術が開発されています。DC電源では、高効率で小型化された変換回路が開発されています。

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