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三相交流電気のメリットは?

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bruford_fanさん

2008/11/2313:13:00

三相交流電気のメリットは?

三相交流電気のそもそものメリットが判りません。一般家庭用なら単相交流100Vが殆どなのに、なぜ三相交流もあるのか、当然何かしらのメリットがあるからだと思います。200Vが欲しいなら、単相でも200Vはあります。なぜ三相なのでしょうか?
検索していたら発動機(電動機だったかな?)を回転させるのに便利とありました。しかし、ということは、回転数は周波数と同じになってしまいませんか?回転数が調節できないのなら、メリットは少ないと思います。それとも、周波数変換か、ギヤで回転数を調節して使うのが一般的なのか、それとも、私の回転数と周波数が同じになると言う推測が間違っているのか…
それに回転子以外にも使われている筈です。浅学なので何に使われているのか知りませんが、それらもメリットがあるから三相を選択した筈です。どう言う電圧が供給されるのかは判りますが、そもそもなぜ三相なのか、観念的に、定性的にメリットを教えて頂けないでしょうか。
学校で強電とか送電を勉強したと言う知人にも同じ質問をしましたが、どう言う電気なのかとか、どう数式を解くかとか、そう言うノウハウは知っていても、そもそもの目的までは考えも及ばなかったとのことでした。彼がたまたま浅はかだったのか、世間一般がそうなのかまでは判りませんが。
よろしくお願いします。

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編集あり2008/11/2409:56:26

瞬時電力を一定にできる。
単相だと瞬時電力は必ず変動します。(モータだと、トルク脈動がおきる)
三相(二相以上あれば、OK)だと、脈動しない瞬時電力が供給可能です。
でもって、先の回答にある電線の本数が減らせる(共通線を省略できる)というのは、対称多相だと三相以上で実現できる、というのもあったり。

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bxqhp154さん

2008/11/2921:57:19

<私の回転数と周波数が同じになると言う推測が間違っているのか…>
インバーターは別にしてモーターの極数ポール数で変わります。

三相交流電気のそもそものメリットは、発電所の発電機を逆にするようにモーターを回転する誘導モーターに無駄なく利用できるメリット他に発電所から送電もスターで送電するため対地電圧が低く発電機のコイルが極力細く設計できるメリット特にトランスの設計で2次コイルが不用のメリットは大きいです。

蛇足
電力会社で発電所は沢山あります。
同じように発電していますが周波数合わすため同期モーター発電しています。
波形(位相)が少し狂えば大事故になります。
何処かの外国のように大停電を引き起こします。

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pwm26aさん

2008/11/2421:48:57

ハイパワーなモータを駆動する事ができます。物を吊ったり、削ったり切ったり。
単相か三相かある中でなぜ三相かと言われればハイパワーであるからです。単相モータとは換気扇とか扇風機などで使用されてますが、三相誘導モータはハイパワーで例えば10tとか50tとかの物を持ち上げる事ができます。(もちろん機械的なフォローがありますが) 三相モータとは三相でないと駆動出来ないモータでありますから、やはり三相が必要なのです。電力輸送の観点から交流が選ばれ結果三相が送られ、必要に応じ単相や三相が供給されているというのが流れではないでしょうか。

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2008/11/2318:08:16

基本的な電動機の場合のみ説明します。

2極式
360度回転するのに三相の場合、120度毎に新しい相の電圧がかかります。
180度毎では180度回しきった所で新しい電圧のスタートとなります。
滑らかに回らないのです。

三相の場合、180度周りきらない内に次の電圧がかかります。
元の電圧に+αで次の電圧がかかります。
そのため、滑らかに回ります。
安定的に電圧がかかると思っても良いです。

これは、実際に輪の中に正三角形と竹ひごの様な直線を作り回して見ると判ります。

極数を増やすことで回転は下げられます。
しかし、元の回転数の何分の1というようにしか下げる事が出来ません。


3000rpm→1/2では1500rpm→1/3では1000rpm

そのため、昔は、電動機と機械のプーリーにベルトをかけ、その径の違いにより回転数を変えてきました。
今は、減速機を使って下げたり、
周波数そのものを変えるインバータというものがあります。


電動機が理解できたら、発電機も同じという事がわかると思います。

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tenkiyakkさん

編集あり2008/11/2315:51:48

↓どーぞ
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E4%B8%89%E7%9B%B8%E4%BA%A4%E6%B5%81#....

参考URLは送電(or配電)系のメリットですが、
メリット4の「回転磁界を容易に得られる」と云う事は、電機機器の中でも最も需要の多いジャンルの一つであるモータの構造に密接に絡んでいます。
「かご型モータ」と呼ばれる、極めてシンプルな構造のモータです。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%81%8B%E3%81%94%E5%BD%A2%E4%B8%89%E...
このモータは回転方向の変更も容易で、三相の3本線の2本を入れ替えるだけです。

ここまでをまとめますと、
・単相より効率的に送配電できる。
・汎用モータとして、構造の容易な「かご型モータ」を使える。

で、
>回転数は … 周波数変換か、ギヤで回転数を調節して使うのが一般的なのか
これは、ご推測の通りです。
ムカシは動力用インバータが現在ほど進化・普及していなかったので、ギア(orプーリ)を介在したり可変速プーリなど機械式の変速方式でした。
ただ、モータの同期速度は「120f/p」と云う公式で現わされ、「f:周波数に比例し、p:モータの極数に反比例」します。
ので、
およその(ベースとなる)回転数は、モータの極数のオーダによって決め、どうしても細かい回転数の調整が必要な部分は変速機で調整していました。
(この考え方自体は、現在も同じです)

そして現在、「インバータ」が長足の進歩を遂げ、
周波数を変換する事により、ほぼ自由に回転数を変化させる技術が汎用的となり、ますます「三相交流」は便利な電源となりました。
と云うコトです。

ちょっと長い …

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elghkeiaさん

編集あり2008/11/2413:01:12

送電のメリットは後から付けた物です。
モータを回すのに都合が良いからです。
エジソンの時代にはモータの速度調整は必要なく。
モータの出力をプリーとかで減速していました。
モータ1個で天井にシャフトが走りクラッチつかってベルト掛けで動力を取っていたのです。
テスラーの交流はSinθとCosθの2相でした、電線が4本必要です。
アルゲマイネのドブウオルスキーが3相交流を考え電線を3本にしました。

>、「インバータ」が長足の進歩を遂げ、
インバータが進歩したら別にパワー部が三相交流で有る必要が有りません。
普通のインバータは直流に直してから3相交流を作ります。
回答者はダイレクトコンバージョンを知らないと言う前提です。

fishing_burster_sannjyouさん へ
元々2相交流と言う物が有ったと書いて有るでしょう。
あなたの回答は他の回答者の答えを読まずに書いていますね。
2相交流の回磁は3相でも出来るとドブウオルスキーが考えたと書いたつもりです。

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