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
- 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。
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。
