電気機器を選定していると、同じ電動弁やポンプでも200V仕様と100V仕様があったりして、どっちを選べばいいのかわからないことってありますよね？
今回は、電気機器の電圧の考え方についての記事を書きたいと思います。
1. 電力と電圧、電流の関係
まず、電気が行う仕事は次の式で表すことができます。
$$P[kW]=V[V]×I[A]$$
P：電力、V：電圧、I：電流
つまり、同じ仕事を行う場合、電圧が高ければ高いほど流れる電流を小さくすることができます。電流を小さくできれば次のようなメリットが得られます。
- ケーブルを細くできる
- 電圧降下、熱損失を小さくできる
ただ、電圧が大きくなると感電した際に人の生命にかかわるリスクが出てきます。人は体内に0.1Aの電流が流れると死亡すると言われていますが、オームの法則V=RIを考えると電圧が高ければ高いほど、電流が流れやすくなるということが分かると思います。
ポンプの電流値なども上の式で計算することができます。
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2. 400V、200V、100V、24Vの使い分けは？
実際のところ、使い分けの方法は特に決められたものはありません。
同じ機器で200Vや100Vがあった場合は、どちらでも同じ動きが出来るので好きな方を選ぶという事になります。
例えば、機器を設置したい場所の近くに200Vの電源取り出しがあったとします。そこに100Vの電動弁を設置しようと思うと、制御盤の中で200Vから100Vへ降圧させるための変圧器（トランス）が必要になります。
そのため、コスト削減を考えると、元電圧と同じ機器を選定したほうが良いし、安全面を考えると100Vにしたほうが良いという事になります。
大型の機器になればなるほど、必要な仕事量が大きくなるので高圧の電源が求められます。逆に小型のセンサーや家庭で利用する家電などは部品の耐圧なども考慮して24Vなどの低圧電源で設計されていることが多いです。
家庭で利用する機器でも冷蔵庫やエアコンなどの大型の機器は100Vや200Vの電源を利用しますが、パソコンなどは内部に変圧器が入っており、降圧して利用しています。
計装の電圧は工場ごとに、ある決められた値がある場合があるので一度決まりがないか確認してみましょう。
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3. まとめ
- 電圧は高いほうが電流を小さくできるが感電リスクが上がる
- 同じ機器で複数のラインナップがある場合は元電源を基準に選ぶ
- 工場ごとに決まりがある場合があるので確認が必要
こう考えると、電気も蒸気も水も考え方が同じなので理解しやすいですね。
電圧の選定に迷った際は是非参考にしていただければと思います。
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