単相・三相（発電/送電）

質問

単相・三相の発電・送電について、本やインターネットで調べましたが、どれも難しくてわかりませんでした。

小学生でもわかるような解説を是非おねがいしたいのですが...アンテナの原理とか送電の仕方とか、途端に難しくなります。

よろしくお願いします。

回答No.2

piricara · ベストアンサー

交流発電機の多くは、外側に発電用コイルを、回転体に磁石を使用しています。
コイルが1つの場合、磁石のN極が近づくときと、S極が近づくときで、電圧の発生する方向が、異なります。
これは、磁石の回転している角度差が180度であることから、この電圧の位相は180度といいます。
この発電機では、単相交流を発電できます。

コイルを3組用意して、120度ずつずらして配置すれば、それぞれのコイルに発生する電圧も120度の位相を持っています。
この発電機では6本の銅線を必要としますが、それぞれの片方の電線を共通にすると4本で送電できます。3相4線式という送電方法です。この発電機の場合、共通にした銅線の電流を詳しく調べてみると、120度ずつずれたSin曲線の和が常に0になることから、この銅線には電流が流れないことになります。そこでこの共通銅線は特に必要ないことになり、3本の銅線で送電できます。3相3線式と言います。

次にこれを利用するほうの話になります。
主に、モーターで利用すると便利になります。
コイルに電流を流すと、電磁石になります。電磁石には鉄をひきつける力があることは、周知の通りですが、アルミ盤のように、磁石に反応しないものでも、電気が流れる物質であれば、いろいろな作用を起こします。交流で使用する電磁石はその磁力の大きさと方向が時間と共に変化します。その作用によって、アルミ盤内部に電流が発生し、発生した電流で磁石の力が発生し、元々の電磁石の力と引きつけある力が発生します。発電機と同じ構造にすれば、モーターとなって回転します。
単相の場合、電圧の方向が180度のずれなので、どちらに回転しているか、わからない状態ですが、3相交流の場合、回転方向は、発電機の回転方向と同じになり、モーターの起動い特別な回路を必要としません。
単相モーターの場合、回転方向を特定できませんので、モーター内部に回転方向を特定するための特別な回路を設けています。

三相交流の場合、単相3回路分を、共通の線を利用し、さらに、共通線は必要ないことから、3本の銅線で送電できます。単相と比べて設備費用は1.5倍です。(銅線分のみ)です。が、送電できる電力は、1.73倍となって、単相送電を強化するより設備費用の面でも有利です。

お礼

すばらしい回答をありがとうございました。
かぜが流行っているので皆さん気をつけてください。

回答No.1

foobar

うまく説明できるかどうか、、

線を二本張って、その間に一定の向きの電流を流すのが直流

線を二本張って、その間に、一定の周期で向きが変わる電流を流すのが（単相）交流。（国内だと1/50秒や1/60秒毎に電流の向きが変わります。）

交流を流す電線を3組用意します。で、電流の流れる向きが切り替わるタイミングを3組で少しずつずらします。（3組だから、交流の周期の1/3ずつ,1/150秒とか、1/180秒にするのが都合がいい）
これが三相交流。

で、電線を2本3組(=6本)張っても良いんですが、2本のうちの一本を3組で共通にすれば、電線を4本に減らせます。これが三相四線式。

でもって、うまい具合に電流波形を選べば（正弦波の形にして、同じ大きさの電流にする）共通にした電線には電流が流れなくなります。
電流が流れないなら、その電線は取っ払ってもいい、ということで、共通の電線を取っ払って3本で電力を送るのが三相三線式。

と、まあ、こんな感じでしょうか。

お礼

感激です！

さらに欲を言えば、「三相交流にすると、どういう利点があったか」がわかればうれしいです。

＞うまい具合に電流波形を選べば（正弦波の形にして、同＞じ大きさの電流にする）共通にした電線には電流が流れ＞なくなります。

ここがよくわかりませんでした。

ありがとうございます！