不平衡電圧（電流）の影響って？

質問

三相負荷（15kwモーター）に17,19,21(A)の電流が流れている場合の消費電力量の算出はどうすれば良いのでしょうか？受電電圧6600,6600,6800を変圧し430,435,440(V)で使用している工場です。この程度の不平衡電圧では負荷にどのような影響があるんでしょうか？教えてください。

回答No.2

wan_wan · ベストアンサー

こんにちわ！！

解る範囲で・・！
不平衡三相回路として、考えると、物凄く難しくなりますよ・・？
方法としては、まず、各相間の電圧の位相差を計測する必要があると思います。平衡三相回路では、各相の電圧の位相差は、120°(電気角)として扱いますが、不平衡では、バラバラな角度になります。同じく、電流についても計測が必要です。あと、電圧と電流の位相差を一箇所計れば、ベクトル図が描けますので、対象座標法を利用して、正三角形でないベクトルを２つの正三角形に分解します。一つは、正回転、もう一つは、逆回転のベクトルになります。
あとは、平衡三相回路として扱えますので、係数の√３に注意して、単相回路として計算すれば答えが出ます。但し、逆相分は、熱的エネルギー損失として消費されると思います(あてすっぽですが・・・・？)また、出力は、正相分の電力量-の逆相分となります。(損失は、逆相分の２倍？ってことかなぁ？)
参考書的には、電験２種レベルってとこでしょうか？最近は、電験２種の試験も選択式になり簡単になったので、参考書が多く販売されていますので、参考にしてください。

一般的に、三相回路の計算は、√３×V×I×cosθで表されますが、この式が使えるのは、平衡三相回路で計算上、単相回路の√３倍として扱える場合だけです。まぁ、電気回路は、受態回路なので、電圧と線路乗数が判れば、キルヒホッフの法則で解けるのでしょうが？労多くして、益少なしってとこでしょうか？
＃１さんのおっしゃる通り、各計測値を平均して、単相回路として計算した方が、実用的と思います。
(当然、定数の√3をお忘れなく・・・)
想定する、力率は、一般的には、小容量のものほど力率が悪く、モータの容量に比較して、出力が少なければ、力率が悪くなったと思いますので、インターネットで調べてみればいいと思います。三菱に問い合わせると、モータの100％負荷時のデータと75％負荷時のデータがあります。(50％負荷時は無かったように記憶していますが・・・？)15kWなら、0.85程度でいいのではないでしょうか？(あてすっぽ^^;v)

私のレベルでは、パッと思いつく不平衡になった場合にモータに与える影響は、逆相電力により、出力が下がるのと、損失が増えることだと思いますが？どなたか詳しい方がお答えになるのを期待します。(高調波のゲルゲス現象？とは、現象が異なりますので注意を・・！)←名前間違ってるかなぁ？

不平衡電圧の発生原因としては、電路のインピーダンスが均等でない。(原因は、三相の電線が幾何学的に均等でないなど、作用インダクタンスが発生するなど)三相電源に、単相負荷が接続されているなど色々ありますが、電源自体(電力会社の発電機)は、平衡電源と考えるのが一般的です。(これを、不平衡と捉えると、計算することが、困難となるし、発電機の巻線や、ギャップの改善で、発電機メーカも正弦波、平衡電源に努力しているので、多めに見ましょう？電力会社もねん架などで、多少の努力はしているんでしょう？詳しくは知りません)

思いつくままに書きましたので、参考になるとこだけ読んでください。詳しくは、電気技術者の方の回答をお待ちください。

では、また。

お礼

こんばんわ！丁寧なお答えありがとうございました。僕のラベルには少し難しいところもありましたが^_^;とても参考になりました、ありがとうございました。

回答No.3

housyasei-usagi

No.1です。
　実は肝心な事を確認していなかったのですけど，これは試験問題とかのお話なのでしょうか？それとも実用的な話なのでしょうか？

　私の回答はあくまで実用レベルでの回答です。実用レベルならば，電流の平均でいいでしょう。ただ，理論的に評価する場合，正相分と逆相分，更には零相分も考慮するのが本当なんでしょうけど。

　ただ，一般に零相分は発電機やモータのコイルが地絡した場合の，いわゆる故障電流として扱うもので，通常は無視してます。モータや発電機を作るうえでの規格であるＪＥＣの不平衡率の算定法を紹介してありますが，しっかりと零相分は無視するものとすると書いてあります。（電流値のみからの算定であり，位相を示していないので，自ずと零相は無視しないと計算が成り立たないという事でもありますけど。つまり，零相電流が０であれば，三相の電流値から位相がわかるというわけです。三角形の３辺の長さがわかれば，描ける三角形は裏返しを除けば１通り。このときの三角形の各２辺のなす角度がいくつになるかわかるのと同じ理屈です。）

　あとは，すいませんが調べて下さい。図で描ければ割と簡単のなのですけど・・・文字で説明しきれません。
それに，何かご質問に対する回答から外れてきてしまった様なので。あしからず。

お礼

実用レベルです。だいたいでいいんですね、ありがとうございました。

回答No.1

housyasei-usagi

消費電力（＝有効電力）の算出は，この情報では計算不可能です。モータの力率が不明ですので。
３相交流の消費電力の基本的計算は
　Ｗ＝√３ＶＡcosφ
ですので，力率cosφがわからなければ計算できません。

ただ，cosφは1以下ですので，電圧と電流を平均し，cosφ＝１として計算すれば，その結果より消費電力は増えないでしょうけど。

不平衡電圧に関しては，435V±5Vはモータにとっては無視して良いです。恐らく誘導機だと思いますが誘導機の場合不平衡による逆相電流には比較的強いです。目安として平均に対して５％程度の偏差は問題ないです。

お礼

ありがとうございました。

補足

モータ力率は0.8なんですが、式に入れる電流の計算はどうしたらいいんですか？平均ですか？