三相交流における結線について

三相交流における結線について

三相交流にはいくつかの異なった構造/結線があるため、電源装置に三相交流を供給する際、混乱が生じる事があります。ですので、まず初めに使用する施設/設備における電源の構造を確認し、電源装置への接続(入力)を決定する必要があります。

三相交流は通常5つの線からなる構造で施設/設備へ分配されます。5線のうち3線は電流キャリアであり「相」と呼ばれ、それぞれ120度位相がずれています。4つ目の線は中性線と呼ばれ、電流キャリアである3つの相の電流が一致している限り、中性線に電流は流れません。そして、最後の5つ目はアース線です。

今回は三相交流における代表的な2つの結線について紹介します。

Y(スター)型結線

図1に示す結線がY型(スター)結線であり、世界的によく用いられています。 アメリカにおける最も一般的な構造は208Y/120型であり、この構造もY型結線(三相4線式)です。
208Y/120型における線間(L-L)電圧は208VACで、ライン-ニュートラル(L-N)間電圧は120VACです。

図1:208Y/120型構成(三相4線式)

Y型結線では、各相120度位相がずれるので、線間電圧はL-N間電圧の代数和ではなく、ベクトル加算になります。位相角が120度離れている際の線間電圧の簡単な算出方法としては、L-N間電圧を√3倍することです。

図1の場合の線間電圧および線電流
VL-N × √3 = VL-L(120 VAC × 1.733 = 208 VAC)
Iline(線電流) = Iphase (相電流)

また世界の一部の地域には図2に示すような高電圧の設備もあります。 こちらもY型結線ですが、線間電圧が480VACで、L-N間電圧は277VACです。

図2:480Y/277構成(三相4線式)

デルタ型結線

世界ではY型結線が一般的な構造ですが、日本においては図3に示すような3線式デルタ型結線(三相3線式)が主流です。この構造には中性線が無く、電圧は常にライン-ライン間の測定になります。

図3:デルタ型結線(三相3線式)

図3の場合の線間電圧及び線電流
 線間電圧 = 相電圧
 線電流 = √3 × 相電流(相電流が50Aの場合、線電流は1.733 × 50 A = 86.6 A)

なお、デルタ型結線のメリットの一つとして、中性線が無いため、欠相故障発生時でも(V型結線になるため)負荷側の電圧を維持できます。

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参考資料

AMETEK Programmable Power社のブログ
「Three-Phase AC Supplies High-Power Sources」