1. 三相交流の特徴
三相交流は、3つの単相交流を位相120°ずつずらして同時に送電する方式で、以下の优点があります。
- 送電効率: 単相より送電容量が大きい
- 回転磁场: 誘導電動機の简单的駆動が可能
- 負荷のバランス: 3相負荷の合計電力は一定
2. 結線方式
2.1 Y（スター）結線
線間電圧は相電圧の√3倍、線電流は相電流に等しい。
VL = √3 × Vp IL = Ip
2.2 Δ（デルタ）結線
線間電圧は相電圧に等しい、線電流は相電流の√3倍。
VL = Vp IL = √3 × Ip
3. 三相電力の計算
3.1 全電力（皮相電力）
S = √3 × VL × IL (VA)
3.2 有効電力
P = √3 × VL × IL × cosφ (W)
3.3 無効電力
Q = √3 × VL × IL × sinφ (var)
4. 力率
力率は、有効電力と皮相電力の比で、負荷の特性を示します。
cosφ = P / S = P / √3・VL・IL
力率改善: 進相コンデンサにより力率を0.95に改善
Qc = P (tanφ1 - tanφ2)
Qc = P (tanφ1 - tanφ2)
5. 不平衡三相回路
不平衡三相回路の計算では、各相ごとにキルヒホッフの法則を適用します。
- 各相の電流: Ia = Va/Za, Ib = Vb/Zb, Ic = Vc/Zc
- 中性線電流: In = Ia + Ib + Ic
6. 配電設計への応用
| 配電方式 | 電圧 | 適用 |
|---|---|---|
| 単相3線式 | 100/200V | 一般家庭 |
| 三相3線式 | 200V | 動力設備 |
| 三相4線式 | 100/200/415V | 大規模ビル |
7. まとめ
三相交流回路は、送配电系統や産業用設備の基本となっています。Y結線とΔ結線の特性を理解し、電力計算ができることは、電氣設備設計において不可欠な知識です。