【3相3線式とは】電気回路図、電流・電圧

3相3線式とは?その意味と電気回路図、電流・電圧についてまとめました。

【はじめに】3相3線式とは

3相3線式は、「電圧線3本」を多くの電力を使用する負荷(電動機など)に使われる配電方式です。
三相3線式の結線方法は、「Y結線(スター結線)」と「Δ結線(デルタ結線)」の2種類があります。

【3相3線式】Y結線(スター結線)

Y結線(スター結線)の場合、回路図は次のようになります。

用語 概要
線間電圧V_L 電線間にかかる電圧
相電圧Vp 各相にかかる電圧
線電流IL 電線間を流れる電流
相電流Ip 各相を流れる電流
三相負荷 3つの負荷R1~R3

Y結線では、「線間電圧=\sqrt{3}相電圧」「線電流=相電流」となります。
ここで、線間電圧V_Lとは、電線間の電圧です。

(1)   \begin{eqnarray*} V_L=\sqrt{3}V_p\\ I_L=I_p \end{eqnarray*}

計算例

三相負荷(R1~R3)が6Ω、線電流I_Lが20Aのとき、線間電圧V_L

(2)   \begin{eqnarray*} $V_L$=\sqrt{3}V_p=\sqrt{3}(6\cdot 20)=208[V] \end{eqnarray*}

【3相3線式】Δ結線(デルタ結線)

Δ結線(デルタ結線)の場合、回路図は次のようになります。

Δ結線では、「線間電圧=相電圧」「線電流=\sqrt{3}相電流」となります。

(3)   \begin{eqnarray*} V_L=V_p\\ I_L=\sqrt{3}I_p \end{eqnarray*}

【中性線】3相3線式で省略できる理由

3相3線式では、位相が120度ずつずれた200Vの交流電力を3本の電線で送ります。
この場合、3相電流の和は0となるため、中性線(帰りの電線)は省略されます。
(※3線それぞれの電流の大きさが異なる場合、中性線(帰りの電線)は必要となり、3相4線式となる)

【例題】三相電力の計算

図のような三相3線式回路の全消費電力[ kW ]はいくらか。

① 一相分のインピーダンスZ1[Ω]は

(4)   \begin{eqnarray*} Z_1= \sqrt{R^2 + (X_L-X_c)^2} = 10 \end{eqnarray*}

② 一相分の力率cosθは

(5)   \begin{eqnarray*} cos \theta = \frac{R}{Z}=\frac{6}{10}=0.6 \end{eqnarray*}

③ 一相分の消費電力W_1は「一相の電力 = 相電圧×相電流×力率」より

(6)   \begin{eqnarray*} W_1 = 200\cdot 20 \cdot 0.6 = 2400[W] \end{eqnarray*}

※相電圧:題意より200[V]
※相電流:相電圧 / 1相のインピーダンス = 200/10 = 20[A]

③ 三相分の消費電力Wは

(7)   \begin{eqnarray*} W = 3 \cdot W_1 = 7200[W] \end{eqnarray*}

参考文献・関連ページ
1 【第二種電気工事士】例題・試験対策まとめ
2 電気・電子回路入門
電気・電子工学
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