三相交流の発生平行磁界中に同一巻き數のコイル3組を互いに等間隔(120°)で配置して回転させると、各コイルに大きさが等しく、120°((2/3)π)の位相差がある正弦波の起電力が発生する。(三相交流の発生)
(単相交流が3組発生する)(
正弦波交流參照)
対稱(chēng)三相交流下記のような三相交流を”対稱(chēng)三相交流”と呼ぶ。
三相の起電力が等しい
三相の周波數が等しい
位相差が三相全て(2/3)πの関係にある。
結果、三相の起電力(瞬時(shí)値)のベクトルの和が”0”になる
一般的に三相交流といえば対稱(chēng)三相交流の事を指す。
平衡三相回路各相の負荷が等しい場(chǎng)合、平衡負荷という。
電源が対稱(chēng)三相交流で、負荷側が平衡負荷の回路を平衡三相回路という。
三相交流の相順起電力の発生する順に、
1相、2相、3相
または
a相、b相、c相
と稱(chēng)する(R相、S相、T相という言い方もあった)電流?電圧の位相関係は、
5.交流回路(4)位相參照
三相交流の式起電力(瞬時(shí)値)
ea=√2E?sin(ωt)
eb=√2E?sin(ωt-(2/3)π)
ec=√2E?sin(ωt-(4/3)π)
Y-Y結線(xiàn)Y-Y結線(xiàn)
線(xiàn)間電圧=√3×相電圧
線(xiàn)間電流=相電流
Y-Y結線(xiàn)では、送電流は線(xiàn)電流と同じであるが、線(xiàn)電圧は相電圧の√3倍となる。
Y-Y結線(xiàn) 電流と電圧の関係
三相交流の計算では、単相に分解して、単相交流同様に計算を行う。
平衡三相交流とすれば、各相の電圧、電流の位相差は同じであるので、位相差をθとすると、
相電流Ia=相電圧Ea/インピーダンスZa
瞬時(shí)値Ia’=(√2?Ea/Za)sin(ωt-θ)
(線(xiàn)間電流=相電流)
θ=tan-1(X/R)インピーダンスの計算,位相θは、
5.交流回路(4)位相參照
Δ-Δ結線(xiàn)Δ-Δ結線(xiàn)
線(xiàn)間電圧=相電圧
線(xiàn)間電流=√3×相電流
Δ-Δ結線(xiàn) 電流と電圧の関係
三相交流の計算では、単相に分解して、単相交流同様に計算を行う。
平衡三相交流とすれば、各相の電圧、電流の位相差は同じであるので、位相差をθとすると、
相電流I1=相電圧Ea/インピーダンスZa
瞬時(shí)値I1’=(√2?Ea/Za)sin(ωt-θ)
θ=tan-1(X/R)
インピーダンスの計算、位相θは、
5.交流回路(4)位相參照
V-Δ結線(xiàn)V結線(xiàn)
線(xiàn)間電圧=相電圧
(対稱(chēng)三相交流)
V結線(xiàn)変圧器の利用率
接続可能負荷容量/変圧器2臺分の容量
=(√3)/2=86.6%
同一電源の場(chǎng)合のΔ結線(xiàn)に対するV結線(xiàn)の容量
=1/(√3)=57.7%
V-Δ結線(xiàn)の線(xiàn)間電流
V-Δ結線(xiàn)では、相電圧=線(xiàn)間電圧(但し、電源の無(wú)い相は他の相電圧の和の逆となる。)
電源側から見(jiàn)ると、相電流=線(xiàn)間電流となり、負荷側の相電流が電源側相電流(線(xiàn)間電流)の1/√3倍となる。インピーダンスの計算、位相θは、
5.交流回路(4)位相參照
Δ-Y変換
(平衡負荷)負荷がΔ結線(xiàn)の時(shí)、等価のY結線(xiàn)に置き換えて計算を行う。
、
インピーダン変換の式は下記となる。
Δ-Y変換
(不平衡負荷)負荷がY結線(xiàn)の時(shí)、等価のΔ結線(xiàn)に置き換えて計算を行う
インピーダンス変換の式は下記となる
線(xiàn)間電流
不平衡三相負荷
中性線(xiàn)有り
(電源は対稱(chēng)三相交流)各相を単相として扱う。
負荷が不平衡であるため、I0は”0”にならない。
線(xiàn)間電流
不平衡三相負荷
中性線(xiàn)無(wú)し
(電源は対稱(chēng)三相交流)
単相交流電力皮相電力
S[VA]=VI
有効電力
P[W]=VIcosθ
θ:電圧に対する電流の位相差
無(wú)効電力
Q[var]=VIsinθ
力率
力率=cosθ
瞬時(shí)電力
p=2VIsin(ωt)?sin(ωt-θ)
三相交流電力皮相電力
S[VA]=√3?VlIl
皮相電力=√3×線(xiàn)間電圧×線(xiàn)間電流
三相電力(有効電力)
P=3VpIpcosθ
三相電力=3×相電圧×相電流×力率
有効電力
P[W]=√3?VlIlcosθ
有効電力=√3×線(xiàn)間電圧×線(xiàn)間電流×力率=皮相電力×力率
無(wú)効電力
Q[Ver]=√3?VlIlsinθ
無(wú)効電力=√3×線(xiàn)間電圧×線(xiàn)間電流×無(wú)効率=皮相電力×無(wú)効率
単相電力計2臺での有効三相電力計測平衡三相負荷の有効三相電力は、単相電力計2臺で計測することが可能。(ベクトル計算は左図參照)
三相電力P=P1+P2
P1=Vac×ia=(Va-Vc)ia
P2=Vbc×ib=(Vb-Vc)ia
P1+P2=(Va-Vc)ia+(Vb-Vc)ib
=Vaia-Vcia+Vbib-vcib
=Vaia+Vbib-Vc(ia+ib)
=Vaia+Vbib+Vcic
ic=-(ia+ib)
P1,P2:単相電力計の測定値
θがπ/3を超えると、P=P1-P2
P1,P2の値は単獨では意味を持たない電圧?電流の位相関係は、
5.交流回路(4)位相參照
単相電力計による三相無(wú)効電力の測定平衡三相負荷の無(wú)効電力は、単相電力計1臺で計測する事が可能。(ベクトル計算は左図參照)
P1(Ver)=VabIc?cos((π/2)-θ)
=VabIc?sinθ
Pa=(1/√3)VabIc?sinθ
三相無(wú)効電力
P(Ver)=3×Pa=√3?P1
三相4線(xiàn)式
(中性線(xiàn)付Y結線(xiàn))三相四線(xiàn)式には、中性線(xiàn)付きY結線(xiàn)を示す場(chǎng)合と、三相三線(xiàn)式+単相三線(xiàn)式の組みあわせを示す場(chǎng)合(下記參照)ある。
三相が平衡負荷の場(chǎng)合、中性線(xiàn)の電流は”0”になるが、不平衡負荷、或いは一相欠相(事故等)の場(chǎng)合、中性線(xiàn)に電流が流れる事になるで注意が必要。
三相四線(xiàn)式
(単相三線(xiàn)式との組合せ)200V(低圧)配電用変圧器2次側で、
三相(Δ結線(xiàn)?V結線(xiàn))と単相三線(xiàn)式が組み合わされたもの。
1相の中性線(xiàn)を接地した上で引出し、単相AC100V?単相AC200V両方で利用可能とする。
2分割したAC100Vの負荷バランスを考慮する。
中性線(xiàn)が開(kāi)放すると、(負荷バランスによっては)100V定格の負荷に定格以上の電圧が加わり、負荷の機器を破壊(過(guò)電圧)する可能性がある。
そのため、中性線(xiàn)欠相保護付きブレーカーを採用し、過(guò)負荷時(shí)に中性線(xiàn)の欠落(開(kāi)放)を防ぐ。
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