💭 こんな疑問、ありませんか？
- パワーエレクトロニクスって何？難しそう…
- なぜ「電力変換」が必要なの？
- スマホの充電器やエアコンと何の関係があるの？
✅ この記事でスッキリ解決！
「スマホの充電器」「電車」「エアコン」など身近な例で、パワーエレクトロニクスの全体像を完全マスターできます！
📌 この記事の結論（先に知っておこう！）
パワーエレクトロニクスとは、「電気の形を自由自在に変換する技術」です。交流↔直流、電圧の上げ下げ、周波数の変更など、電気を「使いたい形」に変えます。スマホの充電から電車の運転まで、現代社会はパワエレなしでは成り立ちません！
目次
🔌 パワーエレクトロニクスって何？
パワーエレクトロニクス（略して「パワエレ」）を一言で説明すると…
電気の「形」を自由自在に変換する技術
「電気の形」とは何でしょうか？電気には様々な「形」があります。
〰️
交流（AC）
プラスとマイナスが
交互に入れ替わる電気
（家庭のコンセント）
➡️
直流（DC）
プラスとマイナスが
一定方向の電気
（電池、スマホ）
さらに、電圧の「高さ」や周波数の「速さ」も電気の形の一部です。
パワーエレクトロニクスは、これらの形を必要に応じて変換する技術なのです。
📱 身近なパワエレ①｜スマホの充電器
最も身近なパワーエレクトロニクスは、スマホの充電器です。
🔌 充電器の中で何が起きている？
🏠
コンセント
交流100V
50/60Hz
→
🔌
充電器
AC→DC変換
電圧も変換
→
📱
スマホ
直流5V
充電器の中では、2つの変換が行われています。
🔄
①交流→直流
スマホは直流で動くので
交流を直流に変換
⬇️
②100V→5V
スマホには5Vで十分なので
電圧を下げる
この小さな充電器の中に、パワーエレクトロニクスの技術がギュッと詰まっているのです！
🚃 身近なパワエレ②｜電車
電車もパワーエレクトロニクスの塊です。
🚃 電車の中で何が起きている？
⚡
架線
交流25kV
または直流1500V
→
🔧
インバータ
電圧・周波数を
自由に変換
→
⚙️
モーター
可変速で
滑らかに回転
電車が「ヒュイーン」という音を出して加速するとき、それはインバータが電圧と周波数を変えている音なのです！
💡 豆知識：電車の「音」はインバータの音
新幹線や電車が発車するとき「ヒュイーン」「キーン」という音が聞こえますよね？あれはモーターの音ではなく、インバータが周波数を変えている音なんです。電車マニアは車両ごとのインバータの音の違いを楽しんでいます！
❄️ 身近なパワエレ③｜エアコン
最近のエアコンは「インバータエアコン」と呼ばれていますよね。
❄️ インバータエアコンのすごさ
❌ 昔のエアコン
ON/OFFの繰り返し
→ 電気をたくさん使う
→ 温度が安定しない
✅ インバータエアコン
回転数を細かく調整
→ 省エネ
→ 温度が安定
インバータを使うと、モーターの回転数を自由自在に変えられるので、必要なだけの電力で運転できます。これが省エネの秘密です！
🗺️ 4つの電力変換｜パワエレの全体マップ
パワーエレクトロニクスで行う電力変換は、大きく分けて4種類あります。
🔄 4つの電力変換
① AC → DC
整流
交流を直流に変換
例：スマホ充電器
② DC → AC
インバータ
直流を交流に変換
例：太陽光発電
③ DC → DC
チョッパ
直流の電圧を変換
例：USB充電器
④ AC → AC
サイクロコンバータ
交流の周波数を変換
例：大型モーター制御
この4つの変換を覚えておけば、パワーエレクトロニクスの全体像がつかめます！
📊 4つの変換を表で整理
| 変換 | 名称 | 何をする？ | 身近な例 |
|---|---|---|---|
| AC → DC | 整流（せいりゅう） | 交流を直流に変換 | スマホ充電器、パソコン電源 |
| DC → AC | インバータ | 直流を交流に変換 | 太陽光発電、電車、エアコン |
| DC → DC | チョッパ | 直流の電圧を変換 | USB充電器、電気自動車 |
| AC → AC | サイクロコンバータ | 交流の周波数を変換 | 製鉄所の圧延機 |
🔧 パワエレに欠かせない「半導体素子」
電力変換を行うためには、半導体素子が欠かせません。
半導体素子は、電気の「スイッチ」のような役割をします。高速でON/OFFを繰り返すことで、電気の形を変えることができるのです。
🔧 パワエレで使う主な半導体素子
これらの半導体素子については、次の記事で詳しく解説します！
🌍 パワエレが支える現代社会
パワーエレクトロニクスは、私たちの生活のあらゆる場所で活躍しています。
📱
スマホ
💻
パソコン
🚃
電車
🚗
電気自動車
❄️
エアコン
🧊
冷蔵庫
☀️
太陽光発電
🏭
工場設備
🌱 カーボンニュートラルにも貢献！
電気自動車、太陽光発電、風力発電…これらはすべてパワーエレクトロニクスなしでは成り立ちません。地球温暖化対策にも、パワエレは欠かせない技術なのです。
📚 このシリーズで学ぶこと
このパワーエレクトロニクスシリーズでは、以下の内容を順番に学んでいきます。
📖 シリーズ構成
第1章：半導体素子の基礎
ダイオード、サイリスタ、BJT、MOSFET、IGBT
第2章：整流回路（AC→DC）
単相・三相、半波・全波、平滑回路
第3章：直流電圧の計算
平均電圧の公式、計算問題の解き方
第4章：インバータ（DC→AC）
PWM制御、VVVF制御
第5章：チョッパ（DC→DC）
降圧チョッパ、昇圧チョッパ
第6章：サイクロコンバータ（AC→AC）
周波数変換
✅ まとめ｜パワーエレクトロニクスのポイント
📝 この記事で学んだこと
パワーエレクトロニクスとは？
電気の「形」を自由自在に変換する技術
4つの電力変換
①整流（AC→DC）②インバータ（DC→AC）③チョッパ（DC→DC）④サイクロコンバータ（AC→AC）
身近な例
スマホ充電器、電車、エアコン、太陽光発電など
半導体素子が主役
ダイオード、サイリスタ、BJT、MOSFET、IGBTなど
🎯 試験での出題ポイント
電験三種の機械科目では、パワーエレクトロニクスから毎年2〜3問が出題されます。特に整流回路の平均電圧計算と半導体素子の特徴は頻出テーマです！
📚 パワーエレクトロニクス シリーズ
🔗 電験三種・機械科目の他のテーマ