工場やビルの動力設備で使われるのが三相交流。Y結線とΔ結線という2つのつなぎ方と、√3という係数が主役になります。
戸倉 ジャスミン
先生、三相交流ってなに? 電気が3本あるってこと?
香月 リサ 先生
ふふ、ほぼ正解よ。三相交流は、位相が120度ずつずれた3つの交流をセットで送るしくみ。
モーターを効率よく回せるから、工場や動力設備で使われているの。
深見 つむぎ
つなぎ方は2種類。Y結線(スター結線)とΔ結線(デルタ結線)です。
雪村 ましろ
うぅ〜ん…どっちも同じに見えちゃいます。
香月 リサ 先生
形で覚えるといいわ。
Yは中心の1点から3本が伸びる星形。
Δは3つの負荷が三角形にぐるりと輪をつくる形よ。
深見 つむぎ
ここで用語を2つ。
電線と電線のあいだの電圧が線間電圧、負荷1個にかかる電圧が相電圧。
電流も同じく線電流と相電流に分かれます。
戸倉 ジャスミン
マジで!? 電圧も電流も2種類ずつ…頭がこんがらがってきた。
香月 リサ 先生
整理すれば単純よ。
Y結線では、線間電圧が相電圧の√3倍。
電流のほうは線電流と相電流が等しいの。
深見 つむぎ
補足すると、Δ結線はちょうど裏返しです。
線間電圧は相電圧と等しく、線電流が相電流の√3倍。√3が電圧に付くか電流に付くかが入れ替わるだけ、と捉えると覚えやすいですね。
雪村 ましろ
…あ、片方が同じなら、もう片方に√3が付く。
そういうルールなんですね。
香月 リサ 先生
ましろさん、それがいちばん短い覚え方ね。
ちなみに√3は約1.73よ。
深見 つむぎ
数字で確かめましょう。
線間200VのY結線に、各相10Ωの抵抗。
相電圧は 200 ÷ 1.73 = 約115.5V。
相電流は 115.5 ÷ 10 = 約11.55A で、線電流もそのまま11.55A。
戸倉 ジャスミン
じゃあΔのほうは? 同じ200Vで同じ10Ωなら。
雪村 ましろ
Δは線間電圧がそのまま相電圧だから…相電流は 200 ÷ 10 = 20A。
線電流はその√3倍で、20 × 1.73 = 約34.6A、ですか?
香月 リサ 先生
完璧ね。
同じ電源、同じ抵抗でも、つなぎ方を変えるだけで線電流はまるで違う値になる。
ここが三相の面白さであり、試験で狙われるところなの。
戸倉 ジャスミン
つなぎ方で3倍近く変わるのか…。
これは間違えたら大事故だね。
確認クイズ
線間電圧 200V の三相交流電源に、Y結線(スター結線)の負荷を接続した。1相にかかる相電圧[V]は、およそいくらか。
- 約87V
- 約115V
- 約200V
- 約346V
こたえを見る
正解: 2. 約115V
Y結線では 線間電圧 = √3 × 相電圧 の関係があるので、相電圧 = 線間電圧 ÷ √3 = 200 ÷ 1.73 ≒ 115V です。選択肢3の200Vは、Δ結線の場合の相電圧(線間電圧と等しい)。選択肢4は逆に√3を掛けてしまった値です。Y結線は「相電圧のほうが小さい」と押さえておきましょう。