V結線の基本

V結線の基本

V結線は2つの電源で三相を供給する結線方式です。
線間電圧・相電圧の関係、線電流・相電流の関係をしっかり理解しておくと、電力科目や機械科目で出題されるΔ結線との出力比や、利用率についてもしっかり理解することができます。

1. V結線回路の電圧

Δ結線において3つある電源のうち、1つの電源を除いて2つの電源にしたものが、V結線電源です。
除いた電源の代わりを、残りの2つの電源で行います。

上図に表す各線間電圧\displaystyle \dot V_{ab}\displaystyle \dot V_{bc}\displaystyle \dot V_{ca}は、それぞれ次の通りです。
\displaystyle \dot V_{ab} = \dot E_a
\displaystyle \dot V_{bc} = \dot E_b
\displaystyle \dot V_{ca} = -\dot E_a -\dot E_b = - \left( \dot E_a + \dot E_b \right)

これをベクトル図で表すと下図のようになり、負荷へ加わる電圧\displaystyle \dot V_{ab}\displaystyle \dot V_{bc}\displaystyle \dot V_{ca}は120°ずつ位相がずれた、対称三相交流電圧になっていることがわかります。

このように、V結線電源は2つの電源で三相の電源として機能します。

また、線間電圧\displaystyle \dot V_{ab}\displaystyle \dot V_{bc}\displaystyle \dot V_{ca}の大きさと、相電圧\displaystyle \dot E_a\displaystyle \dot E_bの大きさが等しくなることが大きなポイントです。

2. V結線回路の電流

上図のように、負荷へ流れていく線電流を\displaystyle \dot I_a\displaystyle \dot I_b\displaystyle \dot I_cとすると、電源\displaystyle \dot E_aのところには\displaystyle \dot I_aが、電源\displaystyle \dot E_bのところには\displaystyle \dot I_cが流れていることがわかります。
このように、V結線電源は線電流と相電流が等しいという特徴があります。

また、b点でキルヒホッフの第1法則を用いると、
\displaystyle \dot I_a + \dot I_b + \dot I_c = 0
となり、3つの線電流を足し合わせると0になるという対称三相交流の特徴と一致します。

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