3相交流と単相交流

質問

家庭や工場への電力は発電所を出た直後から3相交流と単相交流の2方式で送られるのでしょうか？
またその場合3相交流は4線式で、単相は3線式なのでしょうか？
つまり3相交流と単相交流は全く別物として発生メカニズムも伝送メカニズムも相容れないものなのか、あるいは互換性を持たせているものなのかを知りたいのです。
よろしくお願いします。

回答No.4

tom0120 · ベストアンサー

電灯・動力共用YΔ三相4線式変圧器を使います。

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%94%BB%E5%83%8F:3phase_Y-delta_4wire.png

ごらんの通りなので、通常、考える必要はないでしょう。

補足

具体的なイメージ図を紹介していただき有難うございました。

単相交流電源の片線がアースになっていることは、「安全のため」ではなく、理屈ぬきにアースにしてあることがわかりました。

一方、この図で見る限り△回路は負荷がアンバランスならば当然不平衡電流が流れることになりますよね？
工場や民家の需要が常時同じであることはないので、△回路は不平衡電流が流れっぱなしと考えていいのでしょうか？

回答No.7

tom0120

不平衡電流・・・
相間で。どうなんでしょうね。
先にも、カキコしましたが、あるんですかね・・・?

たとえば、容量を増やすために、
3相の発電を、2組、平行につなぐ場合があるようですが、
この場合、位相がすれたりすると、循環電流がながれるらしいですが・・

また、トランスも、同じように、パラにして容量を増やすときは、
バランスなど、考えるようですが・・・

実際のことは、よく、わかりませんね・・

なんせ、私も、資格をとるための勉強をした程度なんで。(^^;
電験(電気主任技術者)でも、取るんですか?

やけに、こだわりますが? (^^;

お礼

＞電験(電気主任技術者)でも、取るんですか?
＞やけに、こだわりますが?

という回答の仕方は感心しませんね。
電験を受験するからこだわるとか、受験しないのならこだわらなくていいというものではないはずです。科学は必ず事実があります。電験の受験とは関係なく、事実を知りたいからお尋ねしています。60に近いのに資格は必要ありません、ははは。

科学は知れば知るほど疑問が増えます。
たとえばあなたのご回答にあるように

＞容量を増やすために、3相の発電を、2組、平行につなぐ場合がある

ということを聞くと、エエッ位相のあるものをどうやって繋ぐんだろう？と新たな疑問がわきます。
位相の調整はどうやるのだろうか？
だって今までのご回答から判断すると、家庭用の商用電源も繋げば容量が増える、というふうにみえてしまいますから。

でも最初の質問から飛躍しすぎますから別の機会に質問するとして今回はこれにて終了します。
勉強になりました。有難うございました。

回答No.6

tom0120

△回路にはばあいによっては結構大きな不平衡電流が流れることになりますね？
私は３相交流では中性線には電流は流れないと漠然と思っていたものですから。

△回路用の「3相」の中性線はありません。
単相の中性線だけです。
(Y回路には、3相用の中性線があります。しかし、電灯・動力共用YΔ三相4線式変圧器のため、2次側は、△回路です。)

また、△回路の不平衡電流は、3相回路を循環しないような気がしますが。

なぜなら、本来、3相とは、単相が3組・・・ということです。
それぞれ、接続していますが、1次側の起電と2次側では、
位相のずれがあります。
また、閉回路を、1次側の起電と2次側という観点で考えると、
起電していない回路は、事実上、関係ありません。

本来、3相とは、単相が3組・・・
すなわち、単相2本*3相=「線は6本」あるんです。

それを、電気的に考えると、△では3本にできます。
そう、元々の「単相が3組」・・・ということで考えれば、
お互いの相には、流れないように思いますが・・・。

3相は、同時に流れているわけではなく、「位相がずれています」
また、あくまでも、「単相が3組」・・・ということです。
なので、トランスも、単相用を3つ。使えば、3相用のトランスとしても使えます。

補足

遅くまでご回答くださいまして有難うございます。

単相を取り出すための中性線を除いて、△回路に中性線がないことは理解できます。
Y-△３相変圧器の1次側の線間電圧は等しい筈です。2次側が無負荷ならばその線間電圧は等しい筈です。
また２次側の負荷が全く等しければ２次側の△回路（閉回路）に流れる電流は120°の位相差があるために零です。

ところが２次側の負荷が等しくないと（実際の場合は２次側は家や工場が負荷だから負荷が等しいことはありえない）変圧器の２次側の△回路は不平衡電流が流れます。
この不平衡電流は思わぬ影響を生じる（たとえば単相の出力側に以上電圧を生じさせる）のではないかと思います。
横道にそれてしまった質問ですので、もし実際にこういうケースのご経験があればご教授ください。

考えながら質問しているうちに自分で回答を引き出したり、新たな疑問が涌いてきたりしています。
学校で学習する初歩的な問題は平衡回路で出題されているので、実際の伝送路はどうなっているのかを知りたいのです。

回答No.5

tom0120

3相でも、単相でも、考え方は同じですが、
「負荷」により、各相の電流は、変化します。

よって、不平衡電流が流れます。

しかし、負荷は、変化します。
需要が、刻々と変化するので・・・
なので、同じ量の不平衡電流ではありません。

あなたの家の配電は、どうなっていますか?
単相でも同じですが、

ラインが2本。中性線が1本のはずですが、
子ブレーカーが、沢山ついてますが、
どのように、接続してありますか?

「ライン1と中性線」
「ライン2と中性線」

の2組になっています。
これは、単相の200Vを、中性線を半分にして、それぞれ、使っているからです。
しかし、負荷は、まったく、同じではありませんから、中性線には
不平衡電流が流れてます。

また、接地(漏電)電流と中性線(不平衡電流)の電流は、別です。
閉回路が別です。

しかし、電圧は、0Vです。
なぜなら、図のように、中性線は、接地してあるからです。

補足

ご回答有難うございます。

単相３線式の例を利用してのご説明は納得がいきます。
ご説明は変圧器の2時側と負荷の間（ライン１とライン２）の関係です。

私の補足で言っていた不平衡電流とは、変圧器の2時側の△回路に流れる電流（ラインを介して負荷との間に流れる電流ではない）のことです。
この△回路にはばあいによっては結構大きな不平衡電流が流れることになりますね？
私は３相交流では中性線には電流は流れないと漠然と思っていたものですから。

回答No.3

tom0120

家庭や工場への電力は発電所を出た直後から3相交流と単相交流の2方式で送られるのでしょうか？

・発電は、3相交流です。
途中で、必要な分だけ、単相交流にします。

またその場合3相交流は4線式で、単相は3線式なのでしょうか？
・3相の一つが、単相です。
・4線式・・・というのは、3相結線方法の一つです。(Y結線という)
3線式もあります。(△結線という)

つまり3相交流と単相交流は全く別物として発生メカニズムも伝送メカニズムも相容れないものなのか、あるいは互換性を持たせているものなのかを知りたいのです。

そもそも、発電の方法は、いつくも、理論的に考えられます。
すなわち、「2極」で一対(単相)です。

3相は、6極です。3対ということです。
単相は、1相のことですから、3相の1相を使えばいいだけの話しです。

なので、普通は、3相で動力としても使うので、配電します。
電灯は、単相なので、3相から、単相を使う・・・ということです。

単相*3組=3相・・・(^^;
まあ、概念としては・・・

ついでに・・・
動力の3相は、200Vです。
その1相を電灯に使うのですが、それだと200Vの電灯線となります。
それも使いますが、
普通は、100Vを使うことが多いので、
200V電灯線に、中性線を入れます。

単相の3線式です。

そして、100Vが2組、取れます。
この一つだけを利用するのであれば、
単相の2線式です。

アース線と中性線は、場合によっては、同じ扱いをしますが、
安全を考える場合は、中性線を利用するのは、危険なので、
直接、接地線を使います。

補足

ご回答有難うございます。
No1さん、No2さん、No3さんのご回答から利用箇所付近まで３相で送られてくるということを教えていただきました。
3人の方のご回答の結果から新たな疑問が生じてきました。
私はY結線のことしか考えていないのですが、３相を単相に配分して利用すると負荷はアンバランスですから中性線に電流が流れることになりますね。すると中性線は中性ではなくなります。他の相に電流が流れ込んで電圧変動が生じたりするのではないでしょうか？

回答No.2

rei-chan

発電所から電柱全般には三相にて配電されています。
それを電柱の上にあるトランスで三相から単相に変換され家庭へ配電されます。
３相は元々は４線式で送られていましたが最近はコスト面などから３線式に変わりつつあります。
単相はトランス上では３線式で送電できるようになってるので近くの電柱の配線しだいで各家庭の契約により２線式、３線式どちらも対応できるようになってます。

発生メカニズム、伝送メカニズムの互換性の意味がいまひとつわかりませんが、トランス１個でどちらにもどのようにも変換できますが…。

補足

ご回答有難うございます。
私がこの質問をした真意は3相と単相は別々の伝送ルートで送られているものなのか、それともご回答のように3相で送ってきて利用箇所付近で単相に変換するのか、実際にとられている仕組みを知りたかったのです。
それともう1つは単相の片側がアースされている理由でした。
私は誰かに、単相の片側がアースされているのは「安全のため」と聞いていたのです。しかし3相で送っているとなれば「安全のため」とは関係無く否応無しに片側はアースされることになりますね。

回答No.1

qweras

３相交流は、３線で送電するはずです。
導線を１本少なく出来るのが、３相交流のメリットだったはずです。

補足

ご回答有難うございます。
No3さんが回答して下さっているのですが、△結線とY結線があることは私も知っていた筈なのに、質問時にはなぜかY結線しか頭になかったのです。
△結線は3本なのはわかるのですが、Y結線は原理的には4本になりますよね。
そのY結線の場合に中性線をアースすることも知っていたのですが、アースだけではなくなおかつ実際に線を張るのかそれとも張らないのか、実際のところを知りたかったのです。