8.1 : 三相交流回路
AC 配電システムには、単相、二相、三相システムの 3 つのカテゴリがあります。住宅環境で一般的な単相回路は、通常、単一の AC 電源をさまざまな負荷に接続する 2 線式システムを採用しています。これらの回路は、ランプ、テレビ、電子レンジなど、120 ボルト (V) および 240 V で動作する標準的な家庭用電化製品をサポートします。1895 年に設置された最初の発電機であるナイアガラパークス水力発電所は二相式で、ニコラ・テスラによって設計されました。二相供給システムはあまり一般的ではなく、三線式システムには、互いに 90 度位相がずれた 2 つの電圧源が組み込まれています。
三相 4 線式システムは、産業用途で最も普及しています。このシステムは、振幅と周波数は同じですが、互いに 120 度の位相差がある 3 つの AC 電源で構成されます。このようなシステムの負荷は、Y (スター) 構成またはデルタ (Δ) 構成のいずれかで接続できます。
三相回路の利点は、効率と安定性にあります。単相システムよりも脈動が少なく電力を供給できるため、電力伝送がスムーズになり、振動が最小限に抑えられます。これは、誘導モーターなどの産業機械にとって重要な要素です。もう 1 つの利点は、一定量の電力を伝送するために必要な導体材料の量が少なくなることです。これにより、三相システムは単相システムよりもコスト効率が高くなります。
Y 接続の 三相システムにおける線間電圧と相間電流の関係は、次の式で表されます。
Δ 接続システムの場合は次の式で表されます。
これらの式は、線間電圧と相間電流の関係と各相間の電圧と相間電流の関係を示しており、3 相システムの総電力を計算する際に重要です。Y 接続と Δ 接続の両方の総電力は、次の式で求めることができます。
ϕ は力率角で、電力伝送効率に影響します。
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