三相交流の原理

三相交流の原理

三相交流の原理　は、三つの単相交流の　位相　を互いに　

１/３（120度）　ずつずらすという仕組みを利用しています。

一般的に、対称三相交流のことを単に「三相交流」といいます。

単相交流とは

次のような交流を単相交流といいます。

単相交流はコイルの中で磁石を回転させることで　

電磁誘導　により起電力を発生することができます。

三相交流の発生

三相交流は３つのコイルを互いに　１/３（120度）　ずつずらして配置します。

３つのコイルには、互いに120度ずつ位相がずれた交流が発生します。

三相交流の特徴

三相交流の特徴は図の　\(x、y\)　のように

どの時間をとっても互いに打ち消し合って　

瞬時値の和がゼロ　になることです。

三相交流は３つの単相交流を組み合わせたものなので

６本の電線が必要になります。

中央の電線は、瞬時値がゼロなので電流が流れません。

したがって、１本にまとめることができます。

中央の電線には、電流が流れないので最終的に不要になります。

このことが、三系統の単相交流を３本の電線で送ることができる理由になります。

三相交流の原理を数式で確認

瞬時値の和がゼロになることを計算してみましょう。

平衡三相交流を　複素数　で表示します。

三相交流回路の各相に流れる電流は、式で表すと次のようになリます。

\(I_a=I\)　[A]　

\(I_b=I\left(-\cfrac{1}{2}-j\cfrac{\sqrt3}{2}\right)\)　[A]　

\(I_c=I\left(-\cfrac{1}{2}+j\cfrac{\sqrt3}{2}\right)\)　[A]　

三相交流回路の各相の電流を加算すると「ゼロ」になります。

\(I_a+I_b+I_c\)
\(=I+I\left(-\cfrac{1}{2}-j\cfrac{\sqrt3}{2}\right)+I\left(-\cfrac{1}{2}+j\cfrac{\sqrt3}{2}\right)\)
\(=I-I-j\cfrac{\sqrt3}{2}+j\cfrac{\sqrt3}{2}\)　

\(I_a+I_b+I_c=0\)

この結果から分かる通り

三相交流では共通帰線に電流が流れませんので

三相３線式にすることができることになります。

三相交流のメリット

以上で「三相交流の原理」の説明を終わります。