電気技術をひとつひとつ習得していく中で、これまでに自分が困ったことを記事にしていきます。, 電気エネルギーの発生から電気による制御までを広く解説します。これから電気のプロを目指す方必見！！, お手頃価格のAC専用クランプメーター。これ一つで基本的な測定が可能です。電気技術者ならまずは必携のツールであること間違いなし！, 交直流の電圧電流測定および抵抗測定もこれ一つ！広い測定範囲も特徴の設計にも保全にも役立つ秀逸なツールです。, 電気工事士試験のための有名なツールセットです。試験のためのセットとはいえ中身は本格的な工具が揃っています！何を揃えたらよいのかで迷った場合にはまずこれを選定するのもお勧めです！, 交流回路における有効性について必須の知識となる力率について解説しています。計算方法や「遅れ」「進み」の概念などいまひとつ感覚で掴みにくいですが、なるべくわかりやすくを目的として説明しています。, ここでは、一般的な三相電力の計測方法である「二電力計法」について説明します。一部、ベクトルや三角関数も出てきますが、ごくごく基本的な説明となっています。そのうえで可能な限りを説明しています。三相交流回路にあって、電力がいかにして測りとられるのかを理解していただければと考えます。, 通称「電ドラボール」。携帯性と利便性が両立した逸品です！もちろん手締めも可能です。かさばらず作業性UP！！, 電気による事故は命に関わるリスクが高くまた、建物や財産への損失も一際大きいものです。短絡(ショート)や漏電(リーク)といった電気での事故がどんなときに発生するのか、対策はどうとるべきかを説明します。, 電気で動く代表的な機器「電動機(モータ)」。この電動機の回転原理，メカニズムについて解説しています。電磁誘導作用によるものは言わずもがなですが、その現象がどのように利用されているかを説明しています。, 水路に例えても説明できない過電流とよばれる現象について説明します。特に配線における過電流の発生をとりあげてその発生の原因についても説明しています。概念をつかみ安全な電気の使用に役立ててください。, オームの法則は電気の学習やスキルアップには絶対に避けて通れない事柄です。この性質をしっかりと理解しなければこの先には進めません。電気の分野では数値の取り扱いが非常にシビアです。この法則の他にも合成抵抗の説明をしています。確実にマスターしたい項目です。, 直流と交流について説明いたします。 var cx = 'partner-pub-6238801852974497:4333250070'; var gcse = document.createElement('script'); ・エネルギー管理士 s.parentNode.insertBefore(gcse, s); 故障時の三相不平衡時の回路計算で主に使われますが、その他の単元でも意外と出てくる言葉です。 (零相は特に) イメージ掴むのが結構難しいので どういったものかという定義をしっかり覚える といいと思います。 零相・正相・逆相について. 打ち合わせや現地作業のとき、三相モーターを使う動力回路の概算電流値をすぐに知りたいときってありませんか？実はすぐに算出できる計算式があります。とっても簡単ですので、覚えておけば設計にも … この単元では、参考書等で度々見かける零相・正相・逆相について説明していきます。故障時の三相不平衡時の回路計算で主に使われますが、その他の単元でも意外と出てくる言葉です。(零相は特に), イメージ掴むのが結構難しいのでどういったものかという定義をしっかり覚えるといいと思います。, などがありますが、今回は後者の○相電流について説明していきます。(電流の方が理解できれば電圧も同じなので正直どっちでもいいです笑), この時、相回転をabcとして\({ \dot { I } }_{ a }\)を基準ベクトルとして\({ \dot { I } }_{ a }{ \dot { I } }_{ b }{ \dot { I } }_{ c }\)をそれぞれベクトル図で表すと下図のようになります。, 上図のように対称三相交流(各位相差が120°で大きさが同じ)の場合、零相電流は0となります。, 正相電流\({ \dot { I } }_{ 1 }\)はベクトルオペレータaを用いて, すなわち正相電流はb相の電流を120°進めて、c相の電流を240°進めて、3つのベクトルを足して3で割っただけです。対称三相交流の場合、正相電流は\({ \dot { I } }_{ a }\)に等しくなります。, すなわち逆相電流はb相の電流を240°進めて、c相の電流を120°進めて、3つのベクトルを足して3で割っただけです。, よくある間違いですが、b相とc相を入れ替えているわけありません。正相電流も逆相電流も120°と240°位相をずらしているだけです。, 先ほど出てきた正相電流も位相を動かした後の3つのベクトルが基準ベクトルの方向に必ず一致するわけではありません。, $$\begin{eqnarray}零相電流：{ \dot { I } }_{ 0 }&=&\frac { 1 }{ 3 } \left( { \dot { I } }_{ a }+{ \dot { I } }_{ b }+{ \dot { I } }_{ c } \right) \\ 正相電流：{ \dot { I } }_{ 1 }&=&\frac { 1 }{ 3 } \left( { \dot { I } }_{ a }+{ a\dot { I } }_{ b }+{ { a }^{ 2 }\dot { I } }_{ c } \right) \\ 逆相電流：{ \dot { I } }_{ 2 }&=&\frac { 1 }{ 3 } \left( { \dot { I } }_{ a }+{ { a }^{ 2 }\dot { I } }_{ b }+{ a\dot { I } }_{ c } \right) \end{eqnarray}$$, $$\begin{bmatrix} { \dot { I } }_{ 0 } \\ { \dot { I } }_{ 1 } \\ { \dot { I } }_{ 2 } \end{bmatrix}=\frac { 1 }{ 3 } \begin{bmatrix} 1 & 1 & 1 \\ 1 & a & { a }^{ 2 } \\ 1 & { a }^{ 2 } & a \end{bmatrix}\begin{bmatrix} { \dot { I } }_{ a } \\ { \dot { I } }_{ b } \\ { \dot { I } }_{ c } \end{bmatrix}$$, 故障など、何らかの影響で\({ \dot { I } }_{ a }{ \dot { I } }_{ b }{ \dot { I } }_{ c }\)が上図のように不平衡となった場合の零相電流、正相電流、逆相電流について考えてみます。, 対称三相交流の場合は0でしたが、今回はベクトル図として表れていますね。零相電流があることで回路が不平衡であることが分かります。, という感じで不平衡三相交流で零相・正相・逆相の電流を図を使って求めましたが、この零相と正相と逆相がどういった意味合いを表しているかというのは言葉で説明するのは難しく、そういうもんなんだ。と覚えてしまった方が楽です。, 後程もう少し詳しく書きますが、この変換自体はラプラス変換みたいなもので、abcの世界と012(零相・正相・逆相)の世界を行き来する為の鍵みたいなもんです。, すなわち、元のabc相の電流はそれぞれ、零相正相逆相の電流を使って表すことが出来るということです。, その結果、ラプラス変換のようにabc相の電流や電圧を零相正相逆相に変換して、不平衡回路の計算をしてまた逆変換してabcの相に戻して解析するというのが主な変換の目的となっています。, その辺りの詳しい使い方などは電験1種からで十分だと思いますのでここでは説明を割愛させていただきます。(僕が分からないだけ), 下図のように零相・正相・逆相の電流を全て足すと\({ \dot { I } }_{ a }\)が求められます。, ということは・・・b相の電流を求めるときは、正相電流を240°進めて逆相電流を120°進めて全て足すことで求まりそう！っていうことに気付けるでしょうか。, $$\begin{eqnarray}a相：{ \dot { I } }_{ a }&=&\left( { \dot { I } }_{ 0 }+{ \dot { I } }_{ 1 }+{ \dot { I } }_{ 2 } \right) \\ b相：{ \dot { I } }_{ b }&=&\left( { \dot { I } }_{ 0 }+{ { a }^{ 2 }\dot { I } }_{ 1 }+{ a\dot { I } }_{ 2 } \right) \\ c相：{ \dot { I } }_{ c }&=&\left( { \dot { I } }_{ 0 }+{ a\dot { I } }_{ 1 }+{ { a }^{ 2 }\dot { I } }_{ 2 } \right) \end{eqnarray}$$, $$\begin{bmatrix} { \dot { I } }_{ a } \\ { \dot { I } }_{ b } \\ { \dot { I } }_{ c } \end{bmatrix}=\begin{bmatrix} 1 & 1 & 1 \\ 1 & { a }^{ 2 } & { a } \\ 1 & { a } & { a }^{ 2 } \end{bmatrix}\begin{bmatrix} { \dot { I } }_{ 0 } \\ { \dot { I } }_{ 1 } \\ { \dot { I } }_{ 2 } \end{bmatrix}$$, 更にもう少しこの世界観を理解したい人は下の図も見ていただけるとイメージわくかもです。, というわけで理解できた！と中々言い切れない微妙な単元でしたが、零相・正相・逆相もtの関数をsの関数に変換するラプラス変換のようなものって感じのイメージで覚えておくといいかもです。, 塾講師の経験を生かして、短期間で資格合格する為のマニュアル的なサイトの立ち上げました。, ゲーム/アニメ/音楽/節約/お金/時短術/などなど色々なことに興味を持っています。. gcse.async = true; この計算ツールは入力値を三相交流電力の力率の公式に照らし合わせ、求めたい値を算出します。 出力値は小数点第2位に四捨五入しています。 三相電力の力率公式 - V=線間電圧、I=線間電流の場合. 三相電力の力率計算. 磁界の中でコイルを回転させると、正弦波交流が発生します。このときコイルを 120°ずつずらして回転させると、同じ周波数で３つの正弦波交流が発生します。 この３つの起電力の瞬時値を ea，eb，ec とし、ea を基準にとり、t=0 のときの位相角を 0とすると、各相の起電力は次のように表すことができます。 ea=√2Esinωt eb=√2Esin(ωt−23π) ec=√2Esin(ωt−43π) このように、３つの相の角速度 ω が同じで、位相の違う起電力を… 三相交流回路の相順; 11. var s = document.getElementsByTagName('script')[0]; 文章と図にて明確にその違いと特徴について解説しています。, HIOKI (日置電機) 3288 クランプオンAC/DCハイテスター (AC/DC 1000A、 DMM), ベッセル(VESSEL) 電動 ボールグリップ ドライバー ビット5本付 電ドラボール 220USB-5. この計算ツールは入力値を三相交流電力の力率の公式に照らし合わせ、求めたい値を算出します。 出力値は小数点第2位に四捨五入しています。 三相電力の力率公式 - V=線間電圧、I=線間電流の場合. 三相交流回路の計算をする場合には、三相電力の公式を使います。ここでは、三相電力の公式の算出の方法を、スター結線とデルタ結線の場合について説明しています。 6. P = √3*V*I*cosθ 三相交流回路に関する電圧の印加状態や電流の発生状態を以前に単相交流と三相交流の記事で説明していますが、今回はその特徴をもう少しだけ深く見ていきます。ここで説明する内容は三相交流回路独特のものであり、ここを理解していなければ三相交流における試験や実務で少々困る場合があるというものになります。, その知識とは、三相交流回路においては「相」と「線(線間)」があるという考え方です。とても重要な考えかたですので丁寧にみていきましょう。, 単相交流回路には無く三相交流回路に存在する概念が「相」と「線」という考え方であるということを前項に挙げましたがこれはどういう考え方なのでしょうか。まず、単相交流回路と三相交流回路は見た目でわかるくらい明確な違いがあります。以下の図は誘導電動機を駆動させるための単相交流と三相交流の主回路図です(単相誘導電動機では始動巻線などを省略し主巻線のみ表示しています)。, 見た目から全く違いますよね。この図からでも見出にある「相」や「線」がどこの何を指すのか程度は説明できます。箇所としてはすでに図中に書き込んでいるものがそうです。図中の三角形の各辺に位置する電源やコイルが「相」であり、三角形の各頂点から外へ引き出されている線をそのまま「線」と表現しています。, 単相交流回路では存在し得ないことが一目でわかりますね。また、同時に単相交流回路ではこのような「相」と「線」の概念が存在しない理由も図からわかります。, あえて言葉にするなら「相」は電源としてはたらくコイル部分、「線」は電源と負荷をつなぐ端子間の経路と表現して差支えないでしょう。単相交流回路にはこのように分ける境目が無いですね。単相交流回路では「相」でのエネルギー発生は「線」で伝達されるそれと同じです。, それではこの「相」と「線」、三相交流回路でどのように扱うべきなのかをみていきます。, 「相」と「線」の違いを正しく理解していくために先ず必要となる知識が「スター結線」と「デルタ結線」という結線方法です。図面などではスター結線を「Y結線」、デルタ結線を「Δ結線」と書き表していることもしばしばあります。またスター結線を「星形結線」、デルタ結線を「三角結線」という場合もあります。さらにスター結線は「Y」を逆さまにした「⅄(ターンドY)」という記号を使用することもあります。, 言葉の説明が長くなりましたが以下の図が電源と負荷におけるY結線とΔ結線になります。電源はコイル記号、負荷は抵抗器の記号を使用しています。, 電源も負荷も三つのコイルや抵抗がひとまとめに接続されている一点がありますね。見た目に⅄やYの形になっています。, 上記で電源と負荷に関する各々2種類の接続方法を図で説明しました。ということは電源2種類×負荷2種類で計4種類の接続方法が存在するということになります。以下にそのすべて接続の状態を図にしています。, 三相交流回路の「相」と「線」を理解するうえでもう一つおさえておかなければならない前提があります。それが「平衡」という考え方です。三相交流の電源が実用上有効にエネルギーとして作用するには多くの場合で電源も負荷も「平衡している」必要があります。, 平衡していない状態としては、例えばY,Δのどのような結線であっても各相の電圧がここは100[V]それは200[V]あちらは500[V]となっており負荷もこれは10[Ω]それは100[Ω]あちらは0.5[Ω]などとなっていては電動機やヒーターなどで狙った効果が得にくいですし危険も伴います。というより計算が複雑になるだけであり、実用上わざわざそうする意味がありませんしデメリットしか生みません。, 一部の炉などでは機械上負荷を平衡させられないものもある場合がを見てきましたが、結果各線電流がバランスしていませんでした。このアンバランスが大きくなると電源品質にかかわってきます。また省エネ法ではこのようなアンバランスは良しとしませんので三相交流回路は本来平衡状態であるべきです。, 三相が平衡した電源を三相平衡電源といいます。そして三相が平衡した負荷のことを三相平衡負荷といいます。, 三相交流回路では電圧は電圧でも「相」に印加の「相電圧」か「線間」に印加の「線間電圧」かは別物として扱う必要があります。また、電流でも同じで「相」に生じる「相電流」か「線」に生じる「線電流」かも別物として扱うことになります。, ここで電圧について「線間電圧」だけ「間」という字が使われていますがこれにもちゃんと意味があり、電圧は同一の線上で測ってもほぼ0[V]であり、例えば無理やり線電圧として一本の電線のあちらとこちらで計測することに通常あまり意味がありません(電線の抵抗などに着眼する場合は別ですが)。「線間電圧」という言い回しに関してはあくまで線や端子をまたぐことで意味のある計測となることが起因していると考えられます。, では、各接続パターンにおける三相交流回路での「相」と「線」の関係をみていきます。ここには一定の現象であり約束事となるものがあります。この現象がとても大事であり試験上も実務上もこの理解が必要となってきます。あくまで三相平衡回路での話であることを前提としています。, この後の図に出てくる記号については以下のとおりとします。書籍では「´(ダッシュ)記号」の付加記号や大文字小文字や添え字など様々ですが、ここでは原則的に「相」という意味の「Phase」の頭文字から「P」を、「線」という意味の「Line」の頭文字から「ℓ」を添え字として用いています。また同じ「相」でも電源側を「Electromotive」の「E」を、負荷側を「Load」の「L」を添え字として使用しています。, 電源がY結線で負荷もY結線の場合における、「相」と「線」の関係について説明します。, 電源がΔ結線で負荷もΔ結線の場合における、「相」と「線」の関係について説明します。, 電源がY結線で負荷はΔ結線の場合における、「相」と「線」の関係について説明します。, 電源がΔ結線で負荷はY結線の場合における、「相」と「線」の関係について説明します。, 前の項目で各接続パターンにおける「相」と「線」の関係について説明しました。非常にややこしく、頭の中がごちゃごちゃになってしまいそうですね。, 「相」と「線」の電圧，電流については理解できたとしてもこれらをどのように活用すれば三相交流回路での様々な計算に取り込めるのでしょうか。これについて以下に説明していきます。, 結論からいうと、「一相分に変換する」ということになります。先のY結線やΔ結線を双方同じ形状の結線にみたてたうえで「相」と「線」での関係を適用することで一相分の回路へ変換して計算することができます。具体的には前項の「1)」や「2)」のように電源側と負荷側の結線を同じにするということです。そうすることで単相交流回路と同じように計算することが可能となります。, このとき必要となるのが負荷のY-Δ変換に関してです。電源側の場合「相」として扱うか、「線」として扱うかは対象となる機器に応じて決定しますが、一相分の回路変換により電流などの計算をするには負荷側の結線状態を電源側に合わせる必要がでてきます。その方が考えやすく計算しやすいからです。ということは電源の変換状況に応じて負荷側を自由に変換できる必要があります。, そして一相分の等価回路から三相回路へ戻す際に再び「4．」で説明した「相」と「線」の関係で整理するということになります。, 負荷のY-Δ変換やΔ-Y変換では以下の公式を用います。三相平衡負荷の場合はこの計算がすべて同じ大きさの負荷に対してのものになるので簡略化が可能となります。, なお、以下で「Z[Ω]」の記号を使用していますが、これは電気抵抗を表す「R[Ω]」に対して負荷がコイル成分やコンデンサ成分を含む場合の表記となります。, この公式に則り三相平衡負荷を変換する場合、Y-ΔにおいてはZA，ZB，ZCが各々等しい状態です。そして、Δ-YにおいてはZU，ZV，ZWが各々等しい状態となります。仮に以下のように仮定すると三相平衡負荷における双方の変換はより単純化されます。分子や分母にある括弧はわかりやすさのためにつけています。本来は不要な括弧です。, 電源と負荷の結線状態を合わせた状態であればこれらを各々1:1で取り出して考えることが可能となります。そうすると、前述のとおり、単相交流回路として計算することが可能となります。留意点としては、Y結線での一相分の等価回路変換においては帰線としての仮想中性線を考慮しなければならないということがあります。, 計算自体は負荷が純抵抗ならばオームの法則にそのまま当てはめる形となります。負荷にコイルやコンデンサを含む場合は力率の考え方を適用します。, そうして計算した結果は再び該当の結線状態に戻す際に必要に応じて「4．」の関係にあるとおりに換算することで完了します。, ここまで三相交流回路における「相」と「線」の関係とその計算方法について解説してきました。ここでの知識の必要性は、各電気試験においては言わずもがなであり、実務においても変圧器選定や電動機始動時の設計などに大きく響いてきます。, takuです。
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