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電源で三相と単相の違いを教えてください。

tet********さん

2011/5/1107:34:27

電源で三相と単相の違いを教えてください。

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ベストアンサーに選ばれた回答

s_a********さん

2011/5/1111:05:38

専門家ではありませんが、判らない事は素人同士のほうが難しくならなくて良いのかと勝手に判断して一言添えて置きます。

そもそも、電気とは+と-がある事は御承知ですね? これが電力会社から供給される交流電流でも同じ事が言えます。
電気は、電線を通過するときどうしても電線の抵抗を受ける事により目減りします、これは一般に熱に変換される損失電流となります。一般的には“電圧降下”と呼ばれ流れる電線を太く短くする事で損失を軽減させる事ができます。それに加え低圧電流よりも高圧電流の方が損失が少なく(同じ大きさの電気を流す場合、電圧が上がる程 電圧降下(損失)が少ない事から・・)発電所から送電される電気は数万ボルトと高圧電流になっています。それを送電線により各地に送り、各地域にある変電所で電圧を下げ・・受電家であるショッピングセンターやデパート、工場などには数千ボルト、一般家庭には三相や単相の200vで送電しています。
その中の、数千ボルトで受電する工場やデパートでは各々が変電所を設けており、使いやすいよう200vや100vに変圧して使用しています。送電時のロス(損失)の少ない電気種としては乾電池のように直流の電気が適しているのですが・・交流と比べ電圧を上げたり下げたりするのに複雑な設備が必要になり費用も倍増するので現在の段階では、交流で送電しています。

さて、御質問の 三相と単相について・・ですが、先に申し上げましたとおり電気は+と-がありこれは交流電流も同じ事です。交流2線式の場合は図のように正弦波交流波形で常に+と-が入れ替わっており、+波が0に到達する瞬間に-波と入れ替わるのでショートする事はありません。 このグラフが100vとすると・・単相200Vは単純に2倍の振幅をもったグラフになります。
それが、三相200vになると・・1相が200vの+/-の2本が三相分で合計6本の送電線になるのですが・・どこかの頭の良い人が、
電流波形は1/3Hzずつズレているから、送電のうち戻りの3線を共通にして1本とし元の6線を4線にできる事に気が付きました。
なので三相4線式の完成となり現在でも多く使用されています。。・・で?3相200vは3本線じゃないか?って?(^_^;
そうですね、3相4線式をもう少し効率よく使用できないか?と考えた時に3つの電流の負荷(使用量)を揃えてやると均衡(バランス)がとれて1線が不要になるのです。 これらを解り易く言うと・・3台の車を目的地Aに届けたい場合に4台の車で出発し3人のドライバーは4台目の車で帰ってこれば良い事になりますが・・それに似ています。
これらの理由から三相200vのいずれか2線を使用すると単相200vが取れることは『周知の事実』ですが・・それをやってしまうと三相3線式の均衡が崩れてしまい、省略できた筈の4本目の帰りの線がまた、必要になってしまうのです。
この事から、せっかく三相電源契約をしているのだから、200vのエアコンは三相電源から取ろう!や単巻きトランスで三相電源から100vを取ろう!などと安易に考えてしまうと電力会社の苦労も水の泡・・ひいては同じ電柱から受電している他の受電家さんたちにも迷惑が掛かる場合があるのです。 ※質問からだいぶ反れた感がありますが・・三相と単相の違いを知るにはこの程度は、知っておいた方が良いです。 実際にはインピダンス、キャッパシタンス、インダクタンス、漏れコンダクタンス、リアクタンス・・など頭が混乱しそうな事情を知らないと三相4線式から三相、単相200v/100vを取り出す事はできません。今や電圧を落とすのはトランスに接続すれば良い!とカンタンに考える人も多くありますが、トランスや負荷(モーターなど)の接続にもスター結線、デルタ結線などを駆使してやらなければ効率の良い電気の使用はありませんし、接続の方法によっては数倍の電流がながれトランスを焼損してしまう場合もよくあります。。ウソのような話ですが大型店舗などの変圧施設での点検時に被覆が焦げる程、高電流を誤って流してしまう点検家さん(←電気技術者)も居るほどです。事故にはならないモノの・・溶けかかったケーブルを見ると・・あまり知識が無く点検しているのだなぁ~と思ってしまいます。

専門家ではありませんが、判らない事は素人同士のほうが難しくならなくて良いのかと勝手に判断して一言添えて置きます。...

質問した人からのコメント

2011/5/14 08:21:38

詳しいご説明ありがとうございました。難しい内容だけど解り易かったです。

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gxo********さん

2011/5/1121:32:44

単相はひとつの波からなる交流電源で、2本の電線を使って送られます。一般家庭に送られてきています。
三相は120度ずつずれた三つの波がからなる交流電源で、ふつう3本の電線を使って送られます。
三相交流の最大の特徴は、これを3組のコイルに流すと120度ずつずれた電磁石になり回転磁界というものが生じますので、これを使うと簡単なしくみでモーター(インダクションモーター)を回すことが出来ることです。
それに対して単相ではそのままでは回転磁界が出来ませんから、単相用のインダクションモーターには何らかの仕組みを付け加える必要があります。
工場で動力として使われているモーターのほとんどは構造が簡単かつ堅牢な三相用ですので、三相電源は動力線とも呼ばれています。

dsb********さん

編集あり2011/5/1112:10:31

一般に200vですがグラフてきに言うと大地を0としてX方向に100、Y方向に100としてX-Yで200が単相です。これにZ方向に100を加えてXYZでどれをとっても200になるのが3相です。実効値があるのと1相は接地してたりしますので現実ではありませんがわかりやすいように仮定しました。100vでも3相は存在(某ゴルフ場)します。

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