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交流には3相がよく用いられますが、2相や4相はないのでしょうか?

なぜ3なのか?単純な疑問です。
お判りの方宜しくお願いいたします。

gooドクター

A 回答 (5件)

2相ですと180度位相のずれた波形になります。


(紙に書いて下さい)
仮に100Vとします、これをよく見ると、0Vの個所があります、そして波高値は100×√2≒141V、この141Vが上側と下側にあります。
機器の端子から見れば両方が足された電圧になりますので波高値の時の端子間電圧は282Vです。

0Vから電圧が上昇して最大値で282V、それから電圧が下がっていきまた0Vの地点を経過する、これの繰り返し。
機器に加わる電圧としては単相の電圧変化と全く同じです。
2相100V=単相200V、従って2相交流という扱いはしません。


4相だとすると90度ずつ位相がずれる事になります、仮にA相・B相・C相・D相とすると、A・Cは180度ずれており前述の2相交流と同じでAとCで一つの相(電圧は2倍になる)BとDで一つの相(電圧は2倍)両者の位相は90度違い。
これは4相4線では無くて単相2線が2組有るということです。

N相を設けて4相5線にしたらどうか?、という意見が出ると思います。
たしかにN相を設ければ電圧は4種類有ることになります、しかし3相から1相増えるだけなのに配線は2本も増えてしまう。
さらに機器の作りも複雑になります、N相を基準として4つの単相が有る、という感じの使い方になってしまう。
4相5線にメリットはありません。


3相は120度の位相ですので時計の文字盤に当てはめると12時(R相)、4時(S相)、8時(T相)ですね。
12時Rが最大値であるとして、次第に電圧が下がっていき次に4時Sが最大値になるそして下がっていく次は8時Tが最大値になる、この繰り返し12→4→8→12→4→8→12→、電圧が最大になる個所が文字盤の上をぐるぐる回っているでしょう。
だからモーターが回る。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

たしかに2相だと電位差が200√2=282Vにもなってしまいますね。
時計の文字盤のたとえは解りやすかったです!

お礼日時:2012/09/01 19:16

2相は現実に見ないと思いますが古くはあったみたいです。




(社)電気学会 電気技術史技術委員会
電 気 技 術 史 43号
http://www2.iee.or.jp/~fms/tech_a/ahee/newslette …
引用
二つの交流を互いに四分の一周期ずつずらして固
定電磁石に与えると回転磁界が発生し、電磁石を回
すのと同じ効果を得ることができる。1887 年、テス
ラは最初の実用的なモータ(二相交流モータ)を完
成する。このモータを三相以上に発展させ、発電機
などの関連技術と合わせて体系化したのがテスラの
多相交流システムである。
引用終わり

つまり90度位相の違う電源2組でモータの回転磁界を作るというものです。
しかし送電まで考えると3本(4本)の線が必要で2つの電源分しか送れません。
そこで3相の120度で考える回転磁界もできて3つの合計がベクトル的にゼロになり戻りの線が省略できます。
4相は2相の反転版ですからバランスはいいですが3相に線の数で負けます。

なので3相が合理的だということになったと思います。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
3相が合理的であることはよく解りました。

お礼日時:2012/09/02 22:12

 >家庭用のモーター(冷蔵庫や洗濯機など)、は単相で動きますが、


 >何か特別な工夫がしてあるのでしょうか?
始動に工夫がしてあり、駆動コイルに対して位相を発生させるコイルを追加し、回転方向の確定と始動の補助をさせていると聞いています。
よく聞かれるのは、コンデンサ始動方式でしょうか。

 >2相=単相?
 >2輪車をよく単車と呼びますが、それと同じようなものですか?
 >しかし、180度位相をずらしたら、単相とは波形が違うと思うのですが・・・?
No.2でご説明した通り、電線だけで見たら2相ですが、回路で見れば一巡しています。
つまり、電源に当たる発電機コイルや変圧器コイルは、たった一つしか使用していません。
電源コイルが一つなので単相と考えれば、納得されると思います。
その為、バイクを単車と呼ぶ事とは関係ないと思います。

ちなみに、配電線の単相は、位相が180°ではありません。
三相3線式の3線の内、2線だけから単相として取り出しているので、200Vで120°、100Vで60°の位相になっています。
これは、変圧比が6600/200の変圧器を使用している為と、2次側コイルの中点より単相3線式の中性相Nを取り出している為です。
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この回答へのお礼

再度の回答ありがとうございます。

最後の5行はちょっと理解できませんでしたが、だんだん解ってまいりました。

お礼日時:2012/09/01 19:19

2相は、単相と表現しますので、現在使用されています。


2相と呼ばない理由は、電線で考えれば2相なのですが、回路で考えれば行って帰っての一順路であるため、同じものと捕らえている為です。

3相が用いられる理由は、電動機を単純に動作させる事ができる最小単位であるからだと言われてます。
単相だと位相が180°である為に、極数を増やしても回転方向を一定にする事が難しいと聞いています。
それなら4相にするともっと滑らかになるので良さそうですが、今度は送電線路や配電線路の長い距離で一本無駄な電線を使用します。

節約と効率の丁度良いバランス点が3相であると言われています。

この回答への補足

2相=単相?
2輪車をよく単車と呼びますが、それと同じようなものですか?

しかし、180度位相をずらしたら、単相とは波形が違うと思うのですが・・・?

補足日時:2012/09/01 11:43
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

3相が発電機の設計や運用に効率的であるということですね。
電線の節約にもなる。

家庭用のモーター(冷蔵庫や洗濯機など)、は単相で動きますが、何か特別な工夫がしてあるのでしょうか?

お礼日時:2012/09/01 11:47

(以下の説明では位相の単位として弧度法をもちいます)


まず、2相というものはありません。

2相だと、二つの組が作られその電圧の位相差がπということになりますが、これは単に単相の線とそれを入れ替えたものが並列につながっているだけです。単相となんら変わりありません。

3相が使われる理由は、任意の2本を取り出しても線間電圧は全て同じ電圧になるため配線を間違えても回転が逆になる以外の問題が起こらないという利点があります。

たとえば4相200Vという電圧が供給された場合、4本の線が出ているとすると正しく4つのペアを作ると全て線間電圧は200Vとなりますが、間違えて配線すると200√2Vかかる組み合わせができます。(A,B,C,Dがこの順番でAB,BC,CD,DAと配線するとすべて200Vとなりますが、AとBを入れ替えてしまうと、BA,CDは200Vですが、AC,DBは200√2Vとなります)
4相ならこれですみますが、相が多くなると何倍も大きな電圧がかかることになります。配線を間違えると危険ですし、線間の距離やケーブルの絶縁皮膜の厚さをもっと厚くする必要が出てきます。
線間電圧がどの組み合わせをとっても全て同じになるのは単相(2線しかないので1通りしか選べない)と3相しかありません。

相の数を増やすと、電線の総重量を減らすことが可能になります。
ただし、この効果はいくらでもよくなると言うわけではなく、単相の場合のsin(π/n+π/4)倍に過ぎず、最大でも0.71倍にしかなりません。これだけの効果のためにわざわざ相数を増やすのはマイナス面が増えるだけです。

この回答への補足

2相=単相?
2輪車をよく単車と呼びますが、それと同じようなものですか?

しかし、180度位相をずらしたら、単相とは波形が違うと思うのですが・・・?

補足日時:2012/09/01 11:43
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

電線の経済的な利用という観点から3相がよく用いられるということですね。

原理的にそれ以上の多相電源を使用するような用途はあるのでしょうか?

お礼日時:2012/09/01 11:39

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