オヤイデ電気に電線をお求めになられる方は、少なからず電気をながすために電線を買いに来られていると思いますが、電気の流れ直流（DC）と交流（AC）についてはご存知ですか？
そこで今回の記事では、直流（DC）と交流（AC）のそれぞれの違いについて解説します。
電気には直流と交流がある
電気の流れには2つの方式があります。直流（DC）と交流（AC）です。
直流とは、川の流れにも例えられるように、常に一定の方向に向かって電気が流れる方式です。電池やバッテリー、太陽電池などから得られる電気の流れのことをいいます。
一方で交流は、プラスとマイナスが常に周期的に入れ替わり、それにともない電気の流れの方向も常に変わっていく方式です。発電機やコンセントなどから得られる電気の流れです。発電所で作られ、家庭に送られる電気も交流が送電されています。
直流と交流の電気が流れる様子を図にすると下記のようになります。
直流は電圧が常に一定していて、一定の方向に電気が流れるものです。対して、交流は電圧が周期的にプラスからマイナス、マイナスからプラスへと変化するので、それに合わせて電流の向きも周期的に変化しています。直流と交流はどちらが優れているということはなく、それぞれにメリットとデメリットがあります。電気を使用する目的や機器によって、それぞれの特徴に合った電流、電源が選択されています。
直流（DC）とは
直流は向きが一定で、かつ時間経過によって大きさが変化しない電気（電圧や電流）を指します。
英語で「Direct Current」と表されることから「DC」と呼ばれることもあります。
直流電源の特徴
常に一定方向に電気が流れる直流には、次のようなメリットとデメリットがあります。
メリット
- 回路に進みや遅れがない
- 無効電力が発生しない
- 蓄電できる
デメリット
- 電流遮断が難しい
- 電圧変換しにくい
- 電食作用が強い
交流では、常に電流の向きが入れ替わります。そのため、例えばコンデンサ成分やコイル成分などが回路に含まれる場合、電圧の挙動に対し負荷に流れる電流に遅れや進みが発生します。しかし直流ならば常に電圧も電流の向きも一定しているため、コンデンサやコイルなどの挙動も常に一定です。したがって直流では回路に進みや遅れが発生しません。また交流では電流の向きが入れ替わるために、全ての電気が負荷を通るわけではなく、負荷と電源の間を往復しているだけの電力が発生してしまいます。これを無効電力といいます。
直流では、電流は常に一定方向に流れているため、全ての電気が負荷を通過します。ところてんが押し出されていくイメージです。そのため無効電力が発生せず、効率よく電力を利用できます。直流は電池やバッテリー、コンデンサなどによって蓄電できるのもメリットです。
一方で直流にもデメリットがあります。その一つが、電流遮断が難しいことです。直流は常に一定の電圧がかかっているため、特に電圧が高い場合、遮断の瞬間にはアーク（火花）が発生したり、周囲に感電の危険が発生したりするなどの問題が起こります。 交流の場合には、電圧がプラスからマイナス、マイナスからプラスに切り替わる際に瞬間的に電圧が0になります。電圧が低いときを狙えば、直流よりも安全に電流遮断できるのです。また直流の電圧を変換する際には、一度交流に変換し、再び直流に戻す必要があります。そのため、直流の電圧変換装置は交流よりも大がかりでコストがかかります。送電に必要な地下パイプやがいしの腐食が激しいのも、直流のデメリットです。直流では常に同じ方向に電気が流れ続けるため、静電誘導や電食作用により送電機器の腐食が進みます。電池やバッテリー、コンデンサなど、蓄電されたものから出てくるのは直流です。そのため電池で動く製品は直流に対応しています。
一方、一般の家庭の電源は交流電流ですが、パソコンのような電子機器やテレビなどの家電で使われているのは直流電流です。このような機器を動かす場合には、コンセントからの交流をコンデンサなどで直流に変換し、使用しています。しかし、直流電流がメインで使用されるデータセンターなどでは、交流から直流へ変換する際のロスを減らすため、直流給電の普及が進められています。
具体例
直流の最もイメージしやすいものに「バッテリー」があります。
最近はモバイルバッテリーが普及したことで、生活の中でもより身近な存在となっています。もちろんモバイルバッテリーに限らず、乾電池や自動車用の鉛蓄電池なども直流です。
用途
直流の用途は、具体例がバッテリーであることからも想像できる通り、電子機器の電源として利用されています。
これは多くの電子機器の内部の回路が、直流の電圧をもとに動作するためです。
代表的な電圧としては「12V」「5V」「3.3V」などあり、これらの電圧をもとにして電子機器は動作しています。
交流（AC）とは
交流では、時間の経過とともに大きさが変化するとともに、電気（電圧や電流）の極性（正と負）が反転します。
英語で「Alternating Current」と表されることから「AC」とも呼ばれます。
交流電源の特徴
電圧がプラスとマイナスで周期的に変化する交流には次のようなメリットとデメリットがあります。
メリット
- 高圧送電による電力損失が少ない
- 変圧しやすい
- 通電中の遮断がしやすい
- プラスとマイナスを気にしなくていい
デメリット
- 目標電圧よりも高い電圧が必要
- コイルやコンデンサの影響を受ける
- 超長距離の送電には向かない
特に発電所から都市部にといった長距離送電を行う際には、送電効率向上のため60万V（ボルト）という非常に高い電圧での送電が行われます。低圧での送電では電力損失が大きくなってしまうからです。なぜなら、同じ長さ の電線（抵抗）に対し、同じ時間電気を流した場合、電流の2乗に比例した熱が発生します。熱は外へ逃げてしまうエネルギーなので、電力損失です。例えば3000W（ワット）の電力が必要だった場合、電圧が100Vの場合は30A（アンペア）の電流が必要ですが、電圧が1000Vであれば3Aの電流で済みます。つまり電圧を10倍にすれば電流量は1/10になり、それにともない電力損失は1/10の2乗、1/100に減らすことができるのです。そのため、長距離送電では非常に高い電圧での送電が行われています。もちろん、そのままの電圧では家庭やオフィスなどで利用できません。供給される電圧は、大きな工場では10万V、ビルなどでは6600V、家庭や会社などには200Vまたは100Vです。
したがって発電所から送られてきた電気は、地域や場所に合わせて電圧を下げる必要があります。
交流は直流に比べ、トランスを利用した変圧器で容易に変圧できるため、インフラとしての電力供給に適しています。
交流では周期的に電圧が0になるタイミングが訪れるため、通電中の遮断が容易なこともメリットです。また家庭用電源（コンセント）のように、プラスとマイナスを区別せずに使え、接続する機器や操作を単純化することもできます。一方、交流は常に電圧の値が変化しており、電圧が0になるタイミングもあるため、必要な熱量に対し、目標電圧よりも高い電圧が必要になります。交流の電圧の波形は正弦波を描いていて、最大電圧は実行値の√2倍です。絶縁性能や機器のスペックは実効値よりも高い性能が求められます。また交流の特徴は、コイルやコンデンサに影響を強く受けることです。コイルやコンデンサでは、電流の方向とは反対の方向に電流を流すような電圧が発生するため、回路の電流に進みや遅れが発生します。発電所で発電され、送られてくる電気は交流です。発電所では、交流の波形を120度ずつずらした3つの波を同時に送り出します。このような電気を三相交流といいます。
交流には一相交流と三相交流があり、特に高圧の送電に使われるのは三相です。家庭用のコンセントに送られる際には、電圧の変換と共に一相へと変換されています。交流は一般の電源（コンセント）で用いられ、掃除機や換気扇のように繊細な制御を必要としないモーターにはそのまま使用されています。逆に、エアコンや洗濯機、冷蔵庫などのモーターは、交流電源をそのまま使わずにインバータなどで細かな制御を行っています。
具体例
発電所から家庭のコンセントまで届けられている電気のことです。
この商用電源は、発電所では数万V以上の高い電圧ですが、徐々に電圧を低下させながら送電しており、このように電圧の変換が容易なことが交流の特徴の一つです。
用途
交流は商用電源の他にも、パワー系の分野では「モーター」、通信の分野では「電波」や「電磁波」として利用されています。
モーターの場合にはいくつか種類がありますが、誘導モーターは交流の電流を流すことで、モーターを回転させることができます。
また電波の場合は、交流の中でも周波数の高い「高周波」の電気信号をアンテナに印加することで、空間を介して電気通信できるようになっています。
電線に求められる直流・交流
電線を選定する際、簡単に次のようなACコードやDCコードを求めることになりますが、目的が送配電用、機器配線用、信号、制御用等いろいろな用途があるため、みなさまの ”電線をください” に対して我々電線を提供する側としてまずは、"電源用ですか？信号用ですか？" 等と伺います。
電源用であれば耐電圧や許容電流など必要条件を深堀していきます。
電線においては「定格電圧」が設計されている製品があります。「定格電圧」は絶縁破壊を起こすことなく連続使用できる最高使用電圧です。
一般的に「盤内機器接続用」と「盤間接続／機器間接続用」の電線では低圧区分AC600V・300V・100V未満の電線が使用されます。
また、高圧区分：DC750Vを超え7000V以下 / AC600Vを超え7000V以下、特別高圧区分：AC/DCともに7000Vを超える電圧が存在します。
電圧が高くなるほど危険性が増しますので、専門的内容であると共に電線の性能も十分に考慮する必要があります。電圧表記については各商品仕様をご確認ください。
（※一部の製品は、低圧の部類の中でも弱電用として定格設計は無く、耐電圧や試験電圧を設けている物もあります。）
電圧表記に「600V」や「DC20kV」などと表記されていますが、特段交流・直流の判別がつかない場合には、交流（AC）を指していることがほとんどです。
直流（DC）の場合には耐高電圧が求められることが多いため「DC20kV」などと大きい数値で表記されていることがほとんどです。
電気／電子機器用の電線の選定においては、そこに加わる電圧、電流の大小、直流、交流等の諸条件を勘案して選定する必要があります。
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