三相交流とは
三相交流とは、大きさと周波数が同じ三つの交流の位相を120度ずつずらして組み合わせた電源で、大きな電力を送るのに向いています。

モーターへ大きな電力を送る場面では三相交流が使われます。大きさと周波数が同じ三つの交流を、位相を120度ずつずらして組み合わせたものです。
| 区分 | 式・判断 |
|---|---|
| Y結線 | 線間電圧=√3×相電圧/線電流=相電流 |
| Δ結線 | 線間電圧=相電圧/線電流=√3×相電流 |
| 平衡三相電力 | P=√3×線間電圧×線電流×力率 |
| 抵抗負荷の電力 | P=3×相電流²×R(各相の電力の3倍) |
| 同じ抵抗のY→Δ | 消費電力は3倍 |
| Y結線の1相断線 | 残る2相が線間電圧に直列、各相は線間電圧の1/2 |
| Δ結線の1線断線 | 1相は線間電圧のまま、2相は直列、全電力は1/2 |
基本の仕組み

平衡三相負荷で線間電圧200V、線電流10A、力率0.8なら、有効電力は√3×200×10×0.8≒2771W、約2.77kWです。図の電圧と電流が「線」の値かを先に読みます。
平衡三相全体の有効電力はP=√3VIcosφです。三つの相の電力を合計した式なので、これにさらに3を掛ける必要はありません。
Y結線とΔ結線

平衡Y結線は線間電圧=√3×相電圧、線電流=相電流です。平衡Δ結線は線間電圧=相電圧、線電流=√3×相電流です。「線」は外部3本の線、「相」は各負荷の一枝を指します。試験センターの例題1-③も、Y結線の線間電圧を相電圧に直してから相インピーダンスで割っています。
例えばY結線で線間電圧200V、各相10Ωなら相電圧約115.5V、線電流約11.55Aです。同じ条件のΔ結線なら各相200V、相電流20A、線電流約34.6Aです。結線を見ずに200÷10とするとY結線で誤ります。
平衡三相の有効電力P=√3×線間電圧×線電流×力率はY・Δの両方に使えます。各相の電力を3倍する方法でも一致します。不平衡では相ごとに計算します。
確認

単相のVIcosφと混同しないことが重要です。また不平衡な負荷に、条件を確認せず平衡三相の式を当てはめることはできません。
試験に出る
- 平衡三相の有効電力 P=√3VIcosφ を使う計算問題。
- 線間電圧と線電流が「線」の値かを読み取る問題。
- 三つの相の合計にさらに3を掛けないことの確認。
- 単相のVIcosφとの混同を狙った正誤問題。
- 平衡条件が崩れた負荷に同じ式を当てはめられないこと。
- Y結線の1相の抵抗が断線すると、残る2相が線間電圧に直列となり各相電圧は線間電圧の1/2になる問題(200Vなら約116V→100V)。
- Δ結線で電源線1本が断線すると、全消費電力が断線前の1/2になる問題(各相30Ω・200Vで4kW→2kW)。
- 同じ抵抗をΔ結線にするとY結線の3倍の電力を消費することの確認。
重要な言葉
- 三相交流
- 位相を120度ずつずらした三つの交流を組み合わせた電源。
- 線間電圧
- 電源線同士の間に現れる電圧。
- 線電流
- 電源線に流れる電流。
- 三相電力
- 平衡三相全体の有効電力で、P=√3VIcosφ。
確認問題
確かめよう他条件が同じで線電流が半分なら電力は?
半分。P=√3VIcosφは線電流Iに比例するからです。
平衡三相の有効電力は三つの相の合計なので、P=√3VIcosφにさらに3を掛ける。
三相交流の三つの位相は120度ずつずれている。
平衡三相の有効電力の式で、線間電圧V・線電流Iとすると?
線間電圧200V、線電流10A、力率0.8の平衡三相の有効電力(約)は?
モーターへ大きな電力を送る場面ではが使われます。大きさと周波数が同じ三つの交流を、位相をずつずらして組み合わせたものです。
平衡三相負荷で200V、線電流10A、力率0.8なら、有効電力は√3×200×10×0.8≒、約2.77kWです。図の電圧と電流が「線」の値かを先に読みます。
平衡三相全体の有効電力はです。三つの相の電力を合計した式なので、これにさらに3を掛ける必要はありません。
のVIcosφと混同しないことが重要です。またな負荷に、条件を確認せず平衡三相の式を当てはめることはできません。
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。
- 電気技術者試験センター:第一種 ↗
- 電気技術者試験センター:第二種 ↗
- 学科問題・解答と使用条件 ↗
- 電気技術者試験センター:第二種の学科出題範囲・図記号の扱い ↗
- 電気技術者試験センター:第二種電気工事士学科試験 例題(電気に関する基礎理論) ↗
編集:Pinternet Works · 更新日:
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