三相交流のS相接地が分かりません

質問

最近電気の勉強をし始めたものですが、三相交流のS相接地について
質問させてください。
R相、S相、T相の中でS相を接地してもR-S間、S-T間、T-R間の電圧は
それぞれ200Vとなるということは別の方の投稿などにも書かれていた
のですが、R-S間、S-T間、T-R間電圧それぞれの位相差はどのような
関係にあるのでしょうか？私の考えでは、それぞれ120°ずれている、
という風にはならないような気がするのですがこれは誤りでしょうか？
仮に私の考えが正しいとしたとき、この位相のずれが動かそうとする
機器に影響を与えることはないのでしょうか？
質問が的外れでしたらその辺りのご指摘も合わせてお願いします。

回答No.3

ringouri · ベストアンサー

No.2です。

「R-S間電圧の時間変化＝R相の時間変化」ではありません。
「S-T間電圧の　〃　　＝T相の時間変化」でもありません。
R相、T相の電圧は「仮想中点（仮想接地点）」に対して定義されたものであり、S相を接地した場合は「仮想中点（仮想接地点）」の電位が0Vと考えられなくなるだけです。この場合、「S相の接地＝S相は変化しない(電圧0V)」を意味しません。三相交流で定義されたS相の「交流電圧」はもとのままです。

各相の電位だけを考えていたのでは混乱してしまうので、教科書にも説明があるように、ベクトル図（フェーザ図）を使って、直感的に把握する工夫がなされているのです。

原点を起点に振幅が同じで位相差が120度ある3つのベクトル（フェーザ）をR,S,Tとすれば、(R-S),(T-R),(S-T)を表すベクトルは正三角形を形作っています。各相の間の電圧（電位差）はこれで決まりましたから、後は電位の基準点（接地点/0V）を決めればよいのですが、理論的には、原点(仮想中点)を0Vとするか、正三角形のどこかの頂点を0Vとするかの自由度が残されています。

この正三角形のベクトル図（フェーザ図）を眺めれば、どの点が電位の基準点（0V）に選ばれようと、(R-S),(T-R),(S-T)を表すベクトルはお互いに120度の位相差を保っていることが分かります。（もちろん、R,S,Tを表すベクトルも120度の位相差を保っています。）

電位と電位差（電圧）の概念を混同していませんか？電位0V（接地）と電圧0Vはまったく違う概念です。この点で、「S相の接地＝ｓ相の電圧0V」との勘違いが生じていると思います。

お礼

丁寧なご回答をありがとうございます。
イメージは何となく掴めた気がしますが仮想接地点、ベクトル図のことなどはまだまだ勉強が足りないことをあらためて自覚しました。
納得するまで調べてみようと思います。

回答No.4

daitei

三相交流の内の１線を接地する理由は、安全面への配慮からなされるものです。
保護装置（漏電遮断機）の確実な動作を助けるために、漏電電流の帰還ルートを作ります。
先の回答にもありましたが、接地は三相の電線の１本の線を地面につなぎ、地面と同じ「電位」にします。
S相を接地すればS相に対して、他の相は大地に対し電位が決まります。
対地電圧が確定するといいます。
２００Vの例では、S相は地面に対して“ゼロV”になり、
R相、T相はS相に対し２００V、地面に対しても２００Vとなります。
R,T間も２００Vです。
接地しない「非接地方式」もありますが、この場合は、地面との電位が確定しませんので、
対地電圧を測定しても、統一したデータが得られません。
線路の容量や計器の内部構造、測定方法でも変わることがあります。
S相を接地するのが、一般的ですが、デルタ接続の場合は、
どの相を接地しても、同じです。接地した相の電位が０Vに決まります。
S相を接地するのは、電力会社の規定や諸々の規程で決められています。
接地された電線の色（接地相の識別＝色）は白と決めてある場合が多いので
電線色が白のS相が接地されます。R相は赤、T相は青（黒もあります）と
なることが多いです。120度の位相とはまったく関係ないことで接地は
行なわれます。また、電路のどこで接地するかも決められていて、
変圧器の端子部分で接地線とつなぎます。接地抵抗値も決められています。
概ね１０オーム程度で接地で接地します（容量や電圧で細かに決められています）

お礼

丁寧なご回答ありがとうございます。
自分の知らないこと、勉強しなければならないことがまだまだ山のようにあることを痛感しています。教えていただいたことを参考に今後も理解を深めていきたいと思います。

回答No.2

ringouri

どうして「それぞれ120°ずれている、という風にはならないような気がする」のか考え方を述べてもらわないと、御質問には答えられないと思います。

普通にベクトル図で考えたら、１つの相を接地しても、相間電圧も位相関係も変化しないのですが....？？

お礼

申し訳ございませんでした。確かに肝心な私の考えを言わなければどうにもなりませんよね。

「S相が接地されている＝S相は時間的に変化しないで0V」
と私は理解しています。これが正しいとすると、
　R-S間電圧の時間変化＝R相の時間変化
　S-T間電圧の　〃　　＝T相の時間変化
だと思うのですが、T-R間電圧の時間変化となるとT相、R相それぞれの時間変化の合成になってくると思うので、位相差として見るとそれぞれが均等に120°ずつずれるという風にはならないような気がしてしまいます。
それとも、接地の考え方などもっと根本的なところで、理解違いがあるのでしょうか？知識不足でお恥ずかしい限りですが、アドバイスいただけると助かります。よろしくお願いします。

回答No.1

Denkigishi

＞私の考えでは、それぞれ120°ずれている
その「私の考え」とやらを書いていただかないと、あなたが何故そう考えたかが伝わりませんので、どこが違っているかを指摘することもできません。結論は、１２０度ずつの位相差があるでいいのですが。
それと、Ｓ相を接地することと、１２０度ずつの位相差とは全くの別問題です。この辺りに思い違いの原因がありそうですね。

お礼

申し訳ございませんでした。確かに肝心な私の考えを言わなければどうにもなりませんよね。

「S相が接地されている＝S相は時間的に変化しないで0V」
と私は理解しています。これが正しいとすると、
　R-S間電圧の時間変化＝R相の時間変化
　S-T間電圧の　〃　　＝T相の時間変化
だと思うのですが、T-R間電圧の時間変化となるとT相、R相それぞれの時間変化の合成になってくると思うので、位相差として見るとそれぞれが均等に120°ずつずれるという風にはならないような気がしてしまいます。
それとも、接地の考え方などもっと根本的なところで、理解違いがあるのでしょうか？知識不足でお恥ずかしい限りですが、アドバイスいただけると助かります。よろしくお願いします。