やさしい電気回路

三相交流発電機の仕組み

三相交流発電機は、大きな電気を送れる事や送電線の本数が３本で済むこと。

さらに、工場などで使う電動機を回す回転磁界が、簡単に作れるなどのメリットがあるので、発電にはよく使われます。

電力会社で行っている発電は、三相交流　と呼ばれるものです。

  • パワーが大きいこと。モータなどでハイパワーなものを駆動させることができます。
  • 三相分の電力を３本の電線で送電できる。
  • 回転磁界が簡単に得られること。
目次

三相交流の発電原理

３つのコイル　\(\rm A、B、C\)　を互いに　120度　\(\cfrac{2}{3}π\)　の角度を付けて配置してあります。

中央の磁石を回転させるとそれぞれのコイルに起電力（それぞれは単相交流）が発生します。

コイルに120度の角度があるので、発生する起電力も互いに120度ずれた波形になります。

このような関係にある３つの起電力を　三相交流　と言います。

三相交流発電機のコイルと磁極の位置関係

コイル　\(\rm A\)　に発生する起電力の大きさと、磁石の磁極の位置関係を示したのが下の図になります。

図に示すような正弦波で、大きさが等しく互いの位相が120度ずれた起電力のことを対称三相交流と言います。

三相電源の接続方法

三相交流電源の接続には、発生した起電力を　デルタ接続（三角形）　と　スター接続（Y接続）　にして使う方法があります。

デルタ接続

  • 出力端子　U-V　の間にはコイルA　で発電された　\(V_A\)　が出力されます。
  • 出力端子　V-W　の間にはコイルB　で発電された　\(V_B\)　が出力されます。
  • 出力端子　W-U　の間にはコイルC　で発電された　\(V_C\)　が出力されます。
  • この接続では、相電圧と線間電圧は等しくなります。

スター接続

  • 3つのコイルの一方を中性点N　で接続します。
  • 残った各端子間で出力を取ります。
  • この接続では線間電圧は相電圧の　\(\sqrt{3}\) 倍　になります。
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以上で「三相交流発電機の仕組み」の説明を終わります。