三相交流発電機の仕組み




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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。

三相交流発電が用いられる理由

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。

それは色々な利点を持っているからです。

三相交流の利点

  1. 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。
  2. 三相分の電力を3本の電線で送電できる。
  3. 回転磁界が簡単に得られること。

三相交流の発電原理

3つのコイル 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、発生した起電力を三角形(デルタ接続)に接続する形と星形接続(スター、Y接続)にして使う方法があります。

図の左は三相電源の各相を三角接続したものです。

    三角接続では

  • 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。

図の右は三相電源の各相を星形接続したものです。

    星形接続では

  • 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。

以上で「三相交流発電機の仕組み」の説明を終わります。




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