三相交流発電機の仕組み

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。