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電気工事士試験 · 学習ガイド

三相負荷の結線と相順

スター結線とデルタ結線とは

スター結線とデルタ結線は、三相負荷の三つの要素をY字または三角につなぐ方式で、線の値と相の値の関係が異なります。

A→B→CとA→C→Bの二つの相順に、互いに逆向きの回転矢印を対応させた図。
三相の順序が変わると回転方向に関係します。A・B・Cは原理を理解するための表示で、端子の施工指示ではありません。

三相回路では、負荷の一相にかかる電圧と電源線間の電圧が同じとは限りません。スター結線とデルタ結線の違いは、負荷三つのつなぎ方を描くと理解できます。

三相負荷の結線と相順
量・方式式・判断
Y結線V線=√3V相、I線=I相
Δ結線V線=V相、I線=√3I相
Δ→Y変換(平衡)各相インピーダンス×1/3
V結線の出力√3×変圧器1台の容量
V結線の利用率√3/2≒0.866(Δ結線3台の約57.7%の出力)
相順の逆転3線のうち任意の2線を入れ替える

基本の仕組み

基本の仕組みの図解。1枚の結線比較図を中央で左右に仕切り、左に平衡スター結線、右に平衡デルタ結線を置く。両側の線間電圧を200Vと示し、各負荷にかかる相電圧を左は200/√3V、右は200Vと記す。
覚えること:平衡結線は線間200Vでも相電圧が異なる

平衡スター結線では線間電圧200Vに対し相電圧は200/√3Vです。平衡デルタ結線では各負荷が線間につながるので相電圧は200Vになります。

スターでは線電流と相電流が同じ、デルタでは線電流が相電流の√3倍です。電圧か電流か、線の値か相の値かを二軸で整理します。

Y・Δ結線と回転方向

Y・Δ結線と回転方向の図解。左から右へ3本の線を1組だけ描き、中央でR線とS線を入れ替えて「R-S-T」→「S-R-T」を示す。右端の誘導電動機には、回転方向が逆になり得ることを示す曲矢印を添える。
覚えること:2線交換で相順逆、誘導電動機も逆転し得る

Y結線は線間電圧=√3×相電圧、線電流=相電流です。Δ結線は線間電圧=相電圧、線電流=√3×相電流です。各相に同じインピーダンスZをつなぐ場合も、結線が変わると相に加わる電圧と線電流が変わります。

三相の相順はR-S-Tなど位相の現れる順序で、任意の2線を入れ替えると逆になります。誘導電動機では回転方向の確認に関係し、検相器を使います。電圧値が正常でも相順が違えば回転方向が逆になり得ます。

同じ線間200V、各相10ΩならY結線の線電流は約11.55A、Δ結線は相電流20A・線電流約34.6Aで、Δの線電流と電力はYの3倍です。平衡負荷のΔ→Y変換では各相インピーダンスを1/3にします。

確認

確認の図解。上段は左から三相の位相が現れる順番を並べ、矢印の先にモーターの回転方向を置く。下段は仕切り線で分けて電圧の大きさを配置し、相順の確認とは別の確認として示す。
覚えること:相順と電圧の大きさは別に確認

相順は三相の位相が現れる順番で、モーターの回転方向にも関係します。相順の確認と、電圧の大きさが合っているかの確認は別です。

試験に出る

  • スターは線間電圧=√3×相電圧、線電流=相電流。
  • デルタは線間電圧=相電圧、線電流=√3×相電流。
  • 線の値と相の値を区別する。
  • 相順はモーターの回転方向に関係する。
  • 相順の確認と電圧の大きさの確認は別である。
  • 平衡負荷のΔ→Y変換は各相インピーダンスを1/3、Y→Δ変換は3倍にする。
  • 同じインピーダンスをΔ結線にすると、Y結線に比べて線電流と消費電力が3倍になる。
  • V結線の三相出力は変圧器1台の容量の√3倍。利用率は√3/2≒0.866、Δ結線(3台)の出力の約57.7%。

重要な言葉

スター結線
負荷をY字につなぐ方式。線間電圧=√3×相電圧。
デルタ結線
負荷を三角につなぐ方式。線電流=√3×相電流。
相順
三相の位相が現れる順番。モーターの回転方向に関係する。
V結線
単相変圧器2台で三相電力を供給する結線。出力は1台の容量の√3倍に限られる。

確認問題

確かめよう平衡スターで相電流が5Aなら線電流は?

5A。√3を掛けるのはこの関係ではありません。

平衡スター結線では、線電流と相電流の大きさは等しい。

平衡デルタ結線では、線間電圧は相電圧の√3倍である。

平衡デルタ結線で相電流が5Aのとき、線電流は?

容量10kV・Aの単相変圧器2台をV結線したとき、供給できる三相負荷の最大容量はおよそ?

三相回路では、負荷の一相にかかる電圧と電源線間の電圧が同じとは限りません。との違いは、負荷三つのつなぎ方を描くと理解できます。

平衡スター結線では線間電圧200Vに対しは200/√3Vです。平衡デルタ結線では各負荷が線間につながるので相電圧はになります。

スターでは線電流とが同じ、デルタでは線電流が相電流のです。電圧か電流か、線の値か相の値かを二軸で整理します。

は三相の位相が現れる順番で、モーターの回転方向にも関係します。相順の確認と、電圧の大きさが合っているかの確認は別です。

出典・参考資料

試験の公式案内と、この記事の参考にした学習資料です。

編集:Pinternet Works · 更新日:

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