キュービクルの仕組み

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マンガでわかるビル経営 エレベーター保守管理費用削減編

はじめに

街中を通っている電線には通常6600Vの電気が流れています。
それに対して電気製品で使用できる電圧は家庭用のもので100V、工場など業務用のもので200Vというのが一般的ですから、電線を流れている電気はそのままでは使うことができません。
このため通常の住宅などであれば、電柱に備え付けられた変圧器で電圧が下げられ、その電気がケーブルを使って送られてきます。

ところがビルのように使う電気の量が多い施設の場合は、同じようなやり方で電気を供給しようと思っても非常に大きなサイズのケーブルが必要になり、それは技術的にも経済的にも現実的ではありません。
そこで自前の変電設備が必要になってくるわけですが、その設備こそがキュービクルです。
今回は、このキュービクルにおける変電の仕組みを説明していくことにしましょう。

キュービクルの仕組み

冒頭で電柱に変圧器が備え付けられている話をしましたが、電圧の変換をするキュービクルの内部にももちろん変圧器が設けられています。
その仕組みを理解するにあたっては、まず理科の時間に習った「電磁誘導」の話から思い出していただくことになります。

電磁誘導と相互誘導

銅などの金属で作ったコイルを用意し、それに磁石を近づけたり遠ざけたりすると磁界が変化し、それに伴ってコイルには電流が流れます。
簡単に言うとこれが「電磁誘導」です。
ところで、ここでコイルをもう一つ用意し、鉄心を介して両方のコイルを磁気的につながった状態とします。
この状態で一方のコイルに、磁石を近づけたり遠ざけたりする代わりに、時間とともに電流が変化する交流電流を流すと、時間とともに変化する磁界もそのコイルに生じることとなります。
そして、その磁界の変化は磁気的につながっているもう一方のコイルにも伝わり、結果としてそちら側にも電流が発生します。
これは「相互誘導」と呼ばれる現象です。

変圧器の仕組み

変圧器の構造を簡単に説明すると、鉄心に2つのコイルが巻きつけられた状態となっています。
一方のコイル(一次コイル)に交流電流を流すと、もう一方のコイル(二次コイル)にも先ほど説明した「相互誘導」により電流が発生します。
この時、それぞれのコイルの電圧は、それぞれの巻き数に比例します。
これを式で表すと、

一次コイル電圧/二次コイル電圧=一次コイル巻き数/二次コイル巻き数

となり、この式をさらに少し変形すると、

二次コイル電圧=一次コイル電圧×(二次コイル巻き数/一次コイル巻き数)

となります。
つまり、コイルの巻き数を一次コイル>二次コイルとすれば、電圧も一次コイル>二次コイルとなるわけです。
変圧器では、この原理を利用して電圧の変換が行われているのです。

まとめ

今回は、キュービクルの中でどのようにして電圧が変換されているのかについて、その仕組みを見てきました。
参考までに「キュービクルの容量」という場合には、この変圧器の容量のことを指すのが一般的です。

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