単相三線式配電の電流の流れ方について

Question

電気初心者ですが教えてください。

現在自分なりに理解している事項は、
変圧器の二次コイルから２００Vの正弦波交流が出力されている
そのコイルの中間に中性点があり　-100V～０V　と　０V～+１００V　の二つの１００V電源が取り出せる　　-100V～+1００Vの２００V電源が取り出せる

と、まずここまでの考え方は間違えていないでしょうか。
間違えていないことを前提に教えていただけますか。

配電盤の赤線と白線の閉回路の１００V負荷に仕事をさせる電流は
正弦波交流のグラフの常に上半分の　０V～+１００Vがコイル→赤線→負荷→白線→コイル

配電盤の黒線と白線の閉回路の１００V負荷に仕事をさせる電流は
正弦波交流のグラフの常に下半分の　-１００V～０Vがコイル→黒線→負荷→白線→コイル

と、自分で勝手に解釈しているのですが知識に乏しく自信がありません
根本的に重大な間違いだったらいけないので早めに訂正したいと思いますので宜しく
お願いします。

rnakamra · Answer

違います。

>変圧器の二次コイルから２００Vの正弦波交流が出力されている
そのコイルの中間に中性点があり　-100V～０V　と　０V～+１００V　の二つの１００V電源が取り出せる　　-100V～+1００Vの２００V電源が取り出せる

線の出し方はいいのですが、プラス、マイナスとのいい方には問題があります。
単層三線式の場合、どの2本をとっても正弦波交流が出力されます。
中性線と他の2本との間の電圧をオシロスコープで観察すると(中性線を基準として測定)上下がさかさまになったAC100Vの正弦波が出力されていることが観測されます。
ある瞬間に一方が+50Vとなっていたらもう一方は-50Vとなり、中性線を除く2本の間の電圧は100Vになります。

CC_T · Answer

途中まではokです。

> 正弦波交流のグラフの常に上半分の　０V～+１００V
それでは半波になってしまいます。
100V交流というのは、あくまで正弦波です。（+141Vと-141Vで実効値が±100Vの正弦波）。

単相三線のばあい、２つの閉回路の電圧位相が180度ずれているのです（位相が逆）。

2本の動力線と中性線からなっていますが、2本の動力線の電位が±逆方向に変化します。
動力線Ｌ１が＋100vの時、動力線L2は-100v、L1が+50VならL2は-50vです。L1=0VならL2=0Vです。
+100Vと-100Vの電位差は200v、50Vと-50Vの電位差は100V、0Vと0Vの差は0V。

動力線２つにつなげば0～200Vの交流が取り出せる、と。

あぁ、言葉で説明しにくい・・・(^^;
図を描いてみました。

中性線0Vと動力線に接続すれば交流100Vが取り出せ、動力線２つにつなげば交流200Vが取り出せます。
※200V回路を見るときには100V回路を見ていた時の絶対値で電圧を見ず、動力線L1とL2の「電位差」から読み取らねばならない事にご注意を。

あ、過去質問にも類似のものがありました。
参考URL入れときます。

参考URL：http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1056197320

fujiyama32 · Answer

考え方の流れ(順序)は、次のように考えると良いでしょう。
また、説明図を追加すると、判り易く理解も深まります。
説明の流れも統一して説明します。
(1)縦方向の場合は、上から下の方向へ
また、
(2)横方向の場合は、左から右の方向に
流れて行くように統一します。

変圧器の二次コイルから200Vの正弦波交流が出力されている。
そのコイルの中間に中性点があり[＋100V～0V]と[0V～－100V]の2つ
の100V電源が取り出せる。
また、＋100Vと－100Vとの間では200Vの電源が取り出せる。

単相三線式配電の電線の色別は赤色(第1相)、白色(中性相)、
黒色(第2相)とします。
(一般的な規定・仕様書等により上記の色別に決められています。)

配電盤の赤線と白線の閉回路の100V負荷1に仕事をさせる電流は、
次のように流れる。
2次コイル(第1相)→赤線(＋AC100V)→負荷1
→白線(0V)→2次コイル(中性相)

配電盤の白線の黒線と閉回路の100V負荷2に仕事をさせる電流は
2次コイル(中性相)→白線(0V)→負荷2
→黒線(－AC100V)→2次コイル(第2相)

と考えると良いでしょう。
また、図解を書きましたので、貼り付けました。
合わせて参考にしてください。

なお、図解でのAC100Vの極性記号は中性相の電位を0Vとした場合
の極性(＋AC100V、－AC100V)を示しています。

okormazd · Answer

「仕事をさせる電流は・・・　０V～+１００Vが」というのが「電圧」と「電流」の区別が不明確で質問に不備があるようです。
「電圧」ということであれば、添付図のようになります。

赤が赤線-白線(中性線)間の電圧とすれば、黒が黒線－白線間の電圧、黄が赤線－黒線間の電圧で、黄は赤－黒になっています。

いずれも0～100Vということではありません。100Vというのは実効値であって、実際の交流は、141V～-141V、あるいは282V～-282Vです。赤・黒では位相が180度ちがっています。この位相の違いを＋/－であらわしているのです。

okormazd · Answer

#2です。
ちょっと私の回答にも不備がありました。

「黄は赤－黒」→「黄は黒－赤」

に訂正してください。

EleMech · Answer

回答の中に、勘違いされている方が沢山居られましたので、その部分の訂正の為に書き込みさせていただきます。

単相３線式の赤－黒間の位相が、１８０°という誤りを記載されている方が沢山居られます。
しかし本当は、変圧器の１次側が１２０°位相の三相３線式の３本の内、２線を取り込んでいる為、２次側も同じように１２０°の位相になります。
それは１次側の磁束変化により、２次側に誘起起電力を発生する為です。
その為、１２０°の位相が、２次側でいきなり１８０°に変化する事はありません。
実際は、赤－黒で１２０°の位相なので、赤－白で６０°、白－黒で６０°の位相になります。

この事は、単相変圧器２台を使用したＶ結線の三相３線式を考えて頂ければ、容易にご理解頂けると思います。
この時２次側は、誰もが納得する１２０°位相です。
これから変圧器１台を取り外した時、残った変圧器の位相がいきなり１８０°になる訳がありません。
単相というと、端子間が相反する電位という先入観のある事が、勘違いを生んでいると思います。

okormazd · Answer

添付図の配線だろうから、180度位相差でいいのではありませんか。6600V1相しか使っていません。
120度位相差では、0-u100V、0-v100Vでu-v200Vにはなりませんしね。

rnakamra · Answer

#6の回答について

#6の回答で述べられているのは三相三線V結線のことです。
今回の質問にあるのは一般家庭に供給されている単相三線のことです。
なお、三相は動力契約が必要なため一般の家庭では普通使いません。また、動力契約の方が安いのですがそれを電灯用に使用することは契約上認められていません。

単相三線の場合、二つの100Vの電圧は180°の位相差を持ちます。
このようにすることで中性線に流れる電流を減らすことを目的にしています。

CC_T · Answer

＃２です。
え～っと、色々回答がつきましたね。
質問はおそらく込み入った説明ではなく、単純に概念としてどういうことかを理解したいということだと思いましたので、ちょっと初心者向けにの説明を試みてみます・・・。

～～～

電気回路ってのはよく水の流れに例えて説明されます。
直流の場合は元電源をポンプ、負荷水車などとおいて、電圧を滝の落差として表しますね。
交流は一方通行に流れないので、波の出るプールなどで例えることになります。電圧は波の高さです。

今の場合は図のように造波装置付きの水槽が３つ、並んでいると考えてください。
左の天秤式ピストンが電源側で、奥の水槽と、手前の水槽では波高が高くなるタイミングと低くなるタイミングが真逆になりますが、中央の水槽はでは水面変化が打ち消し合うために波は立ちません。

さて、ここで各水槽にパイプを入れて、パイプの途中に水車（負荷）を置くと考えてください。
図の断面図を見てください。
中央の水槽と奥の水槽を結んだパイプＡでは、奥の水面が高くなったら奥から中央に向かって水が、奥の水面が低くなったら中央の水槽から奥に向かって水が流れますよね。
手前の水槽と奥の水槽を結ぶパイプＢでも同じ事がおきます。置くと手前の水槽では波のおきるタイミングが逆ですから、ＡのパイプとＢのパイプでは水の流れる方向が同じになりますね（図中の矢印の向き）。

では、奥の水槽と手前の水槽を結んだＣのパイプではどうなるでしょうか。
奥の水槽と手前の水槽の水面の差の最大値は、中央と両端の水槽の水位差よりも大きくなりますよね。これは左のピストン（電源）が作り出す水面の差に等しい。

はい。
奥の水槽が＋100V水槽、手前の水槽が-100V水槽、中央の水槽が０V水槽です。トランスそれぞれの端子に相当するとみてください。
パイプＡ，Ｂでは交流100V相当の力を取り出すことができ、パイプＣでは差が倍になるので交流200V相当の力を取り出すことが出来る、と。

こういうことなのです。
イメージ湧きましたでしょうか？

交流において、プラスマイナスといった表記呼称にとらわれると間違いやすい。
２つの電路間の「相対的な差」が電圧として表れ、その中立値をゼロと見ればプラスマイナスと見えるだけなんですね。

EleMech · Answer

質問者様が間違いを正したいという希望の質問なのに、更に間違いを回答する方がおられますので、もう一度回答させていただきます。

＞ＡＮｏ.７様、ＡＮｏ.８様
まず、電源の６６００Ｖ配電線が、三相３線式の１２０°位相です。
それ以外の電源を、用いているものはありません。
基本的でとても重要な、この部分を理解されていません。
その３本の内、２本だけを取り出しただけなので、その線間の位相は、１２０°です。
Ｎｏ．６で回答した通り、２次電圧は１次コイルの磁束変化による誘起起電力です。
つまり、１次側の電流、周波数その他の影響が、そのまま２次側に現れます。
その為、１２０°位相であったものが、１８０°位相に変化する事はありません。

＞ＡＮｏ.７様
　＞120度位相差では、0-u100V、0-v100Vでu-v200Vにはなりませんしね。
十分なりますよ。
位相差を説明されている割には、ご理解されてないようです。
線間電圧は、それぞれ相電圧が位相によってずれている為に起こる、電位差によって決まります。
元々が、１２０°位相の６６００Ｖから取り出したＵ－Ｖなので、２次側のｕ－ｖでも１２０°位相の２００Ｖです。
その半分ですから、０－ｕ、０－ｖで６０°位相の１００Ｖになります。

＞ＡＮｏ.８様
　＞#6の回答で述べられているのは三相三線V結線のことです。
　＞今回の質問にあるのは一般家庭に供給されている単相三線のことです。
Ｖ結線から電灯も取り出せる、三相４線式をご存じないのでしょうか？
これは、単相変圧器２台で、電灯と動力の両方を取り出せる低コストの受電方式です。
このＶ結線の部分は、誰もが認める１２０°位相ですが、これから動力専用変圧器を取り除いてみると、通常の電灯結線と同じになります。
つまり単相３線式とは、そういったものであると説明をしたのです。
単純に説明しても、動力にも使用できる電源から少し省いただけなので、線間の位相はそのまま、赤ｕ－黒ｖで１２０°位相です。

学校で習うような勉強では、分かり易く範囲を限定して説明いるので、その部分だけには有効な勉強法ですが、それ以外を無視している為、今回のような誤りを覚えてしまいます。
人ですから間違いもありますが、再度回答するときくらいは、詳細を調べてからにするべきでしょう。

単相三線式配電の電流の流れ方について

違います。

途中まではokです。

考え方の流れ(順序)は、次のように考えると良いでしょう。

「仕事をさせる電流は・・・ ０V～+１００Vが」というのが「電圧」と「電流」の区別が不明確で質問に不備があるようです。

#2です。

回答の中に、勘違いされている方が沢山居られましたので、その部分の訂正の為に書き込みさせていただきます。

添付図の配線だろうから、180度位相差でいいのではありませんか。

#6の回答について

＃２です。

質問者様が間違いを正したいという希望の質問なのに、更に間違いを回答する方がおられますので、もう一度回答させていただきます。

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