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V結線について勉強しているのですが、なぜ三相交流を供給できるのか理解できません。位相が2π/3ずれた2つの交流電源から流れる電流をベクトルを用いて計算してもアンバランスな結果になりました。何か大事な前提を見落としているような気がします。

一般にV結線と言うときには、発電所など大元の電源から三相交流が供給されていることが前提になっているのでしょうか?

それとも、インバータやコンバータ等を駆使して位相が3π/2ずれた交流電源2つを用意したら、三相交流を供給可能なのでしょうか?

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A 回答 (6件)

#1です。


>V結線になると電源が1つなくなりベクトルが1本消えるということですよね?
●変圧器のベクトルとしてはそのとおりです。

>なぜ2つの電源の和を「マイナス」にして考えることができるのかが疑問なのです。
●もっと分かりやすいモデルで考えてみましょう。
乾電池が2個あってこれを直列に接続する場合ですが、1個目の乾電池の電圧をベクトル表示し、これに2個目の乾電池の電圧をベクトル表示して、直列合計は2つのベクトルを加算したものとなりますが、この場合は位相角は同相なのでベクトルの長さは2倍となります。

同様に三相V結線の場合は、A-B,B-Cの線間に変圧器があるとすれば、A-C間はA-B,B-Cのベクトル和となりますが、C-A間はその逆なのでA-C間のマイナスとなります。

つまり、どちらから見るかによって、マイナスにしたりプラスにしたりとなるだけのことです。

端的に言えば、1万円の借金はマイナス1万円を貸したというのと同じようなものです。
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この回答へのお礼

基準をどちらに置くかというだけの話だったんですね。まだわからない部分もありますが、いったんこの問題を離れ勉強が進んできたらもう一度考えてみようと思います。
ご回答ありがとうございました。

お礼日時:2013/10/27 12:56

No5です。



投稿してみたら、あまりにも図が汚かったので再度編集しました。
「三相交流のV結線がわかりません」の回答画像6
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この回答へのお礼

わかりやすい図ですね。とても参考になりました。ありがとうございます。

お礼日時:2013/10/30 20:54

ベクトル図で考えると簡単ですよ。



三相交流をベクトル図で表すと、添付図のように、同じ大きさで、位相が2π/3ずれた3つの起電力となります。

さて、V結線の回路図をご覧下さい。
 ・a線とb線の間の線間電圧Vabは、左側の回路を見ると、b線 → u1' → Ea →u1 → a線となり
   Vab=Eaとなります。
 ・同じくb線とc線の間の線間電圧Vbcは、左側の回路を見ると、c線 → u2' → Eb →u2 → b線となり
   Vbc=Ebとなります。

これで、まずはVabとVbcのベクトルが2π/3ずれていることがわかります。

問題は、c線とa線の間のVcaです。
 ・c線とa線の間の線間電圧Vcaは、左側の回路を見ると、a線 → u1 → Ea →u1' → u2 → Eb →u2' →c線となlリ
経路とEa、Ebの方向が逆ですから、

   Vca=-(Ea)+(-Eb) となり、さらに
   Vca=-(Ea+Eb)  となります。

このベクトル図を書くと、できあがったたVcaのベクトル図は、Vbcより2π/3ずれたものとなり、最初の三相交流のベクトル図と同じになります。

これが、V結線で三相電力を供給できる理由です。

ですから、インバータで位相が3π/2ずれた交流電源2つを用意したら、三相交流を供給可能となります。
「三相交流のV結線がわかりません」の回答画像5
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。a線を基準に見てc線の電位を考えればよいのですね。やっと納得することができました。

お礼日時:2013/10/30 20:52

まず根本低な事から説明します。


電圧とは、1つの電位ともう1つの電位の電位差の事を言います。
この電位差は、三相が120°位相を持つ事により、それぞれの瞬時値が違う事で起こっています。
位相と難しく言いますが、簡単には相波形変化のズレの事なので、当然それぞれの瞬時値には電位差が生まれます。

この瞬時値の違いは、変圧器で変圧されても電位差として現れるので、各相の電位が1次側と同様に120°位相として現れる事になります。
つまり、V結線が変圧器2台であっても、各相が三相の電位で現れるので、三相電源として使用出来ます。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

色んなアドバイスを頂き、なんとなくわかってきました。一度この問題を離れて勉強が進んできたときにまた考えてみたいと思います。

お礼日時:2013/10/27 12:58

単相トランスの一次側U,V、二次側u,vとして、これが2台あるわけです。



どちらにつないでもいいですけど、
三相交流の電源側RSTにR-U、S-V と S-V、T-Uのように2台の
トランスをつなぎ二次側vを短絡すれば、u,vの位相、v,wの位相はそれぞれ2π/3ずれるのが
必然ではないですか?
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

私もそれが必然だとは思うのですが、なぜ2π/3ずれた2つの電源が三相交流になるのか、やっぱり不思議ですね…。

お礼日時:2013/10/24 23:05

>一般にV結線と言うときには、発電所など大元の電源から三相交流が供給されていることが前提になっているのでしょうか?


●三相交流は発電所から送電配電にいたる線路において採用されている方法です。V結線というのは単に変圧器の結線方法でしかなく、柱上変圧器ではよく使用される結線ですが、変電所ではスター結線、もしくはデルタ結線です。
三相三線式は送配電における銅量と搬送電力の比較において、もっとも効率のよい方式です。

>それとも、インバータやコンバータ等を駆使して位相が3π/2ずれた交流電源2つを用意したら、三相交流を供給可能なのでしょうか?
●それでも可能ですが、直流電源から三相交流を生成する場合などの特殊なケースだと思います。

なお、V結線がなぜ三相交流を供給できるのか分からないという点については、具体的にあなたの理解内容を提示してもらわないと指摘できません。

この回答への補足

ご回答ありがとうございます。
私の理解内容というか、疑問点について補足させて頂きます。

三相交流は3本のベクトルで表されますが、V結線になると電源が1つなくなりベクトルが1本消えるということですよね?そこでV結線の2つの電源の和をマイナスとして捉えると、なくなった電源のベクトルにぴったり重なるため、電源が2つでも三相交流が供給できるという説明を目にしたのですが、なぜ2つの電源の和を「マイナス」にして考えることができるのかが疑問なのです。
デルタ結線の各負荷にそれぞれ0、π/3、2π/3の位相の電圧がかかり、三相交流にならないような気がするのですが…。なぜπ/3の位相を逆転させ4π/3のベクトルとして扱えるのかが不思議で仕方ありません。

補足日時:2013/10/24 22:58
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。なんとか納得できました。

お礼日時:2013/10/30 20:59

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私は三相電力については「相電圧×相電流(1相あたりの電力)×3(合計で3つの相だから)=三相電力」と考えて、そこから線間電圧・電流に置き換え「√3×線間電圧×線間電流=三相電力」というよな順序で公式を導きました。
この考えでV結線を考えると「相電圧×相電流(1相あたりの出力)×3(合計で3つに出力するから)=V結線の出力」となります。しかしV結線では相電圧・電流と線間電圧・電流は値が同じため「3×V×I」になってしまいます。
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(a) 電熱器・電気炉、溶接機など。
(b) 蛍光灯・水銀灯、エアコンなど。

(a) のグループでしたら、三相電源に単相負荷をかけることは一般的に認められます。
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Q中性点とアースの違い

配線図を見ると、トランスの中性点から、接地線が「アース」がとられていますが、中性点とアースは、同じなのでしょうか?中性点から、アースをとっても、同じなのでしょうか?地中から、トランスに電流を逃がすのと、直接中性点に逃がすのと、違いは、?あるのでしょうか?

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もともとは、RST、UVWに意味は無かったはずです。

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Aベストアンサー

こんにちわ!
いつも質問ばかりしていては、皆さんに申し訳ないので、微力ながら知っている範囲でお答えします。
ご参考にして頂ければ幸いです。

定格電流は、その遮断器に連続的に電流が流れ続けた時の動作の限界値を表していると思います。
限界値である定格電流値になった場合の動作は、日本の規格(JISなど)では、不動作の状態を維持する最大値を表しています。
しかし、諸外国では、動作する値を表す場合も多いようです。(例えば、アメリカ製など)
具体的に言うと、日本製の225AF/225ATの遮断器に225Aの電流を流したとしても遮断器はOFF動作しません。
しかし、アメリカ製の250AF/225AT(フレームという概念についての説明は、割愛します)の遮断器に225Aの電流を流すと遮断器はOFF動作を起こします。
これは、規格の考え方の違いでどちらが正しいとかという問題ではありません。しかし、一つの電気設備で、複数の規格を採用しなければならない場合などは、保護協調上注意を要する点であります。
この定格電流値以下で遮断器を利用している限り、遮断器の開閉操作を行ったとしてもメーカーが保証する回数まで(一般に数千回~数十万回)は、操作が可能である値という意味もあります。

一方、遮断容量は、その遮断器が、流れている電流を遮断できる最大の容量を表していると思います。
一般的に電気的な容量とは、電圧×電流×時間で表されます。これは、エネルギーの容量を表し、遮断容量の場合も同じです。よって、容量であるにも関わらず電流値であると捉えらえることは間違いだと思います。
しかし、現実には、遮断容量が、電流値で表されていることが多いのも事実です。
その理由は、日本の(多分全世界でそうだと思いますが?)電源事情が、定電圧送電方式となっているからです。即ち、電圧の項は、定数として扱えるため、変数となる電流値で表せば事実上問題がないのと、実用上合理的となるからだと思います。
実際の遮断器に書かれている、遮断容量の記載を見ると判るのですが、使う電圧によって遮断できる電流値が変わります。これは、遮断容量が変わるのではなく、遮断容量は同じであるため、遮断できる電流値が変わることを意味しています。
同じ型の遮断器を異なる電圧で使用する場合など勘違いし易いので、注意が必要です。また、動作時間が変更できる機能がある場合も遮断できる電流値は変わってきますので注意のほど。
電流を遮断すると言うことは、アーク電流によるエネルギー放出(一般的に、熱、音、光の形で放出される)を、遮断器構部分で絶えうる必要があります。
定格以上の容量を遮断しようとすると熱により接点が溶着したり、溶断してしまうことがあるようです。

最後に、遮断容量の大きいものの方が良いのかどうかと言う点については、必要な遮断容量が確保されていらば、最小値でかまわないと思います。
皆さんもご指摘している通り、遮断容量が大きくなると、値段、寸法、納期(受注生産品になったり)が大きく(高く、長く)なります。
必要な容量とは、その回路に流れる最大の電流値(容量を電流値で表した場合)で決まります。一般的に、最大電流値となるのは、短絡時となります。
ただし、エネルギーの供給源は、電源だけとは、限りません。例えば、三相誘導電動機が接続されていると電動機の運動エネルギーがエネルギー供給源となり数サイクルの間電源となりますので注意が必要です。
さらに、定格電流を超える電流値を、遮断した場合は、メーカーの保証動作回数までの動作が保証されるわけではありません。
短絡電流の遮断については、動作特性をよく調べて使用してください。経済性を無視すれば、一度短絡電流を遮断した遮断器は、交換すべきだという人もいます。

以上、だらだらと述べましたが、少しでも参考になればと思います。

こんにちわ!
いつも質問ばかりしていては、皆さんに申し訳ないので、微力ながら知っている範囲でお答えします。
ご参考にして頂ければ幸いです。

定格電流は、その遮断器に連続的に電流が流れ続けた時の動作の限界値を表していると思います。
限界値である定格電流値になった場合の動作は、日本の規格(JISなど)では、不動作の状態を維持する最大値を表しています。
しかし、諸外国では、動作する値を表す場合も多いようです。(例えば、アメリカ製など)
具体的に言うと、日本製の225AF/225ATの遮断器に...続きを読む

QΔ-Y結線にて位相が30°進むのはなぜ?

Δ-Y結線にて、1次電圧に対して、2次電圧の位相が30°進むのはなぜでしょうか?

Y結線は、線間電圧が相電圧に対して、30°進むのですよね?
それだと、Δ-Y結線では、Y結線の相電圧は、Δの線間電圧に対し、30°遅れると
思うのですが、違うのでしょうか?

Aベストアンサー

Δ接続の相電圧(=線間電圧)とY接続の相電圧が対応しているので、一次の線間電圧と二次の相電圧が同位相になります。
二次の線間電圧(Vuw)が二次の相電圧(Vu)より30度進みになるので、二次の線間電圧は一次の線間電圧より30度進みになるかと思います。

Q三相200v交流の相間電圧と対地電圧について

三相200v交流において相間電圧が200v、位相が120度で総和がゼロになるのはわかるのですが、対地とをテスターで計るとどうなるのか?先日計ったら180v位でした。なぜそうなるのかがわかりません。教えていただけますか?

Aベストアンサー

6kV/200Vの変圧器の低圧側の接地方法は3種類に大別されます。
接地の目的は高低圧の混触が起こった場合低圧側の対地電圧抑制のためです。(B種接地と呼びます)
○中性点接地
変圧器の2次側コイルをスター結線とし、中性点を接地します。
あまり用いられないと思いますが対地電圧を下げる等の目的で使用されることがあります。
対地電圧は三相とも115Vとなります。(200/√3)
○一線接地
変圧器の2次側コイルをΔ結線とし、三相のうち一線を接地します。
一般的な三相変圧器の2次側がΔ結線となっておりビルや工場の三相200Vでよく使用されてい
ます。
対地電圧は一相のみが0V、残り2相は200Vとなります。
○V結線の電灯側中線接地(三相4線式灯動共用方式)
これは単相変圧器を2台をV結線にして1台の中間点を接地する方法です。
2台の変圧器をV結線で接続し単相100/200V、三相200Vを同時に供給する方法です。
1台の変圧器の中間点で接地を取ります。需要変動への取替え対応や電柱上の限られたスペースへ
の対応等が容易なことから電力会社の配電設備で最も多く採用されています。
対地電圧は一相のみ173V残り2相は100Vとなります。(√3/2×200V)

おそらくyasutamaさんが計ったのは上記の173Vかと思います。
電力会社からの配電電圧は三相200Vでは202V±20Vの範囲になっていますので、仮に
208Vとなっていれば3線のうち1本の対地電圧は約180Vとなります。

6kV/200Vの変圧器の低圧側の接地方法は3種類に大別されます。
接地の目的は高低圧の混触が起こった場合低圧側の対地電圧抑制のためです。(B種接地と呼びます)
○中性点接地
変圧器の2次側コイルをスター結線とし、中性点を接地します。
あまり用いられないと思いますが対地電圧を下げる等の目的で使用されることがあります。
対地電圧は三相とも115Vとなります。(200/√3)
○一線接地
変圧器の2次側コイルをΔ結線とし、三相のうち一線を接地します。
一般的な三相変圧器の2次側がΔ...続きを読む

Q漏電遮断器の原理を教えて下さい

現在専門学校で電気を勉強しているものです。

漏電遮断器の原理がいまいちよく分かりません。

特に接地(アース)していないと漏電遮断器が働かないという根拠が分かりません

電気に詳しい方、教えていただけませんか?

Aベストアンサー

一般の家庭用の100vや200vの電気は電力会社から高圧(一般家庭近くでは6,600v)で送られてきて、電信柱の上のトランスで、100vや200vに落とされて家庭に配られますが、この柱上トランスの100vの片線と200vの中性線が故障のときの安全のために地中にアース線としてつながっています。電流は電子の移動なので、必ず出て行った分と同じだけ戻ってきます。もしこれが違っていたときは電流がどこかに漏れていることになるので、この差を検出して電流を遮断するのが漏電遮断器です。まず漏電の状態を考えてみますと、電気が流れている電気製品で、電線の被服が破損して電気製品のボディーに接触したとします。この時破損した側の電線がアース側なら電位が同じなので何も起きません。また反対側でも電気製品のボディーが完全にゴムか何かの絶縁体の上に乗っていれば漏れ電流が流れないので漏電遮断機は働きません、あくまで遮断器のところを通る電流の差が規定値(50mA程度)を超えた場合のみ働きますから。ここでこの電気製品のボディーを地面に接触(アース)させると電流がボディーからトランスのアース側へと流れて漏電遮断機に流れるプラスマイナスの電流値に差が出て漏電遮断機が働くことになります。つまりこの意味で、アースしていないと漏電遮断機が働かないのであって、漏電遮断機そのものをアースする必要は全くなくまたそんな端子もありません。

一般の家庭用の100vや200vの電気は電力会社から高圧(一般家庭近くでは6,600v)で送られてきて、電信柱の上のトランスで、100vや200vに落とされて家庭に配られますが、この柱上トランスの100vの片線と200vの中性線が故障のときの安全のために地中にアース線としてつながっています。電流は電子の移動なので、必ず出て行った分と同じだけ戻ってきます。もしこれが違っていたときは電流がどこかに漏れていることになるので、この差を検出して電流を遮断するのが漏電遮断器です。まず漏電の状態を考えてみますと...続きを読む

Q異容量V結線の設備容量について

御世話になります。
単相25KVA
単相15KVA
をV結線した場合単相設備容量と三相設備容量は幾らになるでしょうか?
設備容量がいくらかと思ったのですが単純に40KVAではないなと思ったのですが。
宜しくお願いします。

Aベストアンサー

1.単相設備を最大とした場合
 単相設備:25kVA
 三相設備: 0kVA  の合計25kVA

2.三相設備を最大とした場合
 単相設備:25-15=10kVA
 三相設備:15*1.732=26kVA の合計36kVA

となると思います。
すなわち、単相設備が10~25kVAでは三相設備最大容量が26~0kVAに抑えられますが、単相設備が10kVA以内では三相設備最大容量は26kVAで一定です。

Q電気回路の中性線とアースについて

気になったのでどなたか教えてください。


一般家庭の電源というのは、交流の単相3線式が多いと思うのですが、
単相3線式の回路図などを見ると、真ん中の線は中性線と呼ばれ
必ず接地されているそうですね。


で、100V電源の場合は必ずコンセントの片方が中性線になって
いるとの事ですが、ここで疑問です。


家電製品などによくアース線というものが付いています。
(エアコン、冷蔵庫、洗濯機等)

このアース線は、製品に静電気が溜まったり、漏電した際に感電しない
ように接地するものだという事ですが、100Vのコンセントは必ず
中性線が繋がっているのであれば、万が一漏電した場合や、静電気が
蓄積した場合でもこの中性線から大地に電気を逃がしてやれるのでは
ないのですか?


また極端な話、中性線=接地(アース)された線と考えると、
次のような感じの改造をしたとしても家電製品は普通に使えるのでしょうか?
(危ないので絶対にしませんが、考え方としてどうか?をお聞きしたいです)


赤、白、黒の3線のうち、白を中性線とし、赤と白の2本がコンセントとして
きている場合、白を外してアース線に繋いだ場合。
(添付画像参照)


よろしくお願い致します。

気になったのでどなたか教えてください。


一般家庭の電源というのは、交流の単相3線式が多いと思うのですが、
単相3線式の回路図などを見ると、真ん中の線は中性線と呼ばれ
必ず接地されているそうですね。


で、100V電源の場合は必ずコンセントの片方が中性線になって
いるとの事ですが、ここで疑問です。


家電製品などによくアース線というものが付いています。
(エアコン、冷蔵庫、洗濯機等)

このアース線は、製品に静電気が溜まったり、漏電した際に感電しない
ように接地するものだという事ですが...続きを読む

Aベストアンサー

>家電製品などによくアース線というものが付いています。
>(エアコン、冷蔵庫、洗濯機等)

>このアース線は、製品に静電気が溜まったり、漏電した際に感電しない
>ように接地するものだという事ですが、100Vのコンセントは必ず
>中性線が繋がっているのであれば、万が一漏電した場合や、静電気が
>蓄積した場合でもこの中性線から大地に電気を逃がしてやれるのでは
>ないのですか?

まず色々なところに誤解がありますので1つずつご説明します。

漏電は、電気を逃がしても解決しません。
漏れてはいけないものです。
火事や感電の原因になりますから。

静電気は中性線はおろか電力会社から来ている電源と無関係で、
普通、何の対策もしなくても人体への危険はありません。
但し機器を壊したり、
火花が発火事故の火元になったりすることはありますから、
それを防止するのに対策することはあります。
機器から電荷を逃がすというより、
どちらかと言えば人間から電荷を逃がします。
導電性の靴を履き床を導電性にしたりします。
電子部品なんかは導電性の袋に入れたりします。
これは静電気による帯電で例えばICチップのピン間に
何千ボルトという静電気由来の電圧がかかったりするのを
防止する為です。

次は家電製品についているアース線と、電源系統の中性線ですが、
これは全く別のものです。

アース線も電源系統の中性線は正しく接続すれば同電位です。
しかし目的が違います。

アース線は家電製品の表面や筐体などに、
故障や不良により、
内部の電源や昇圧された電源から給電されてしまったような場合、
それを逃がす為の線です。
こうしてあれば、
内部の電源や昇圧された電源から給電されてしまっても、
とりあえず電流はアース線を通って大地に逃げます。
人間が触れてもアース線と人体とでは、
圧倒的にアース線の方が抵抗が小さいので、
人間には電流はほとんど流れません。
これで人間を守ろうというのです。

ちなみにこれは3線式に限りません。2線式でも同じです。


>また極端な話、中性線=接地(アース)された線と考えると、
>次のような感じの改造をしたとしても家電製品は普通に使えるのでしょうか?

まともに動かないと思います。
確かに大地の電位と給電線の中性線は同電位ですが、
大地には抵抗がありまともに給電できない可能性が高いですね。

また仮にこれで家電を動かすだけの電気が流せたとしても、
これは漏電になります。
漏電遮断器が動作すると思います。

>家電製品などによくアース線というものが付いています。
>(エアコン、冷蔵庫、洗濯機等)

>このアース線は、製品に静電気が溜まったり、漏電した際に感電しない
>ように接地するものだという事ですが、100Vのコンセントは必ず
>中性線が繋がっているのであれば、万が一漏電した場合や、静電気が
>蓄積した場合でもこの中性線から大地に電気を逃がしてやれるのでは
>ないのですか?

まず色々なところに誤解がありますので1つずつご説明します。

漏電は、電気を逃がしても解決しません。
漏れてはいけ...続きを読む


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