三相交流の結線

質問

三相交流の結線についてですが、スター結線、デルタ結線というのが有名ですが、スター結線について、3本の線を1つに結合できる点（中性点）というのがあります。
その中性点からのびる中性線がありますが、三相回路の負荷側の抵抗が３つとも等しいときは、中性線に電流が流れないので、省略できるというのはわかるのですが、３つの抵抗が等しくないときは、中性線は必要になるのでしょうか？必要ないのであれば、それはなぜでしょうか。

また、スター結線に接続する負荷側がデルタ結線のときは、中性線を接続することができませんが、問題ないのでしょうか。
電動機の始動法で、スター・・・デルタ始動法というのがありますが、始動時はスター結線のため中性線を設けることができるが、デルタ結線になると中性線を接続できなくなります。

始めにあるように、負荷側の抵抗が３つもの等しければ中性線は必要ないということですが、負荷においては、実際は三相のうち必要に応じ、三相とも活用したり、二相を使ったりとばらばらに使用することから、負荷側の抵抗が３つとも等しくなることはないと思いますが、どのように結線されるのでしょうか。

回答No.4

Denkigishi

No.3です。補足です。
発電機と負荷が直接に繋がることは通常ではありません。間に変圧器などが介在します。
教科書で、発電機から負荷まで４線でつながっているのは、中性線が有った方が説明がし易い（平衡負荷なら単相分だけ説明すれば足りるから）ためです。実際は中性線は、電圧によって、接地あるいは非接地とされ、系統保護回路に使われます。
２００Ｖ系では、負荷の中性点は何処も行き先がありません。何故なら変圧器の二次巻線がΔだから。
４００Ｖ系は変圧器の二次巻線がＹだから、変圧器の中性点と負荷の中性点を繋ぐことは可能です。（接地線兼用）
なお、４００Ｖ系では、各相と中性線との間で２３０Ｖの単相負荷（照明など）を使うことも可能です。（念のため、直流負荷は無い）

補足

結局のところ、なくてもよいと言うものでしょうか。
また、三相誘導電動機の場合、たまにコードが四線になっているものもありますが、これば中性線がアースとして接続されていると言うことでしょうか。

回答No.3

Denkigishi

１．「平衡だと中性線には電流が流れないので省略できる。」と確かに教わりますが、この表現がまずいために誤解を招いているようです。
正しくは「平衡だと中性線には電流が流れないので、省略しても他の３線の電流に影響を与えない。」或いは「不平衡時に中性線を切ると、中性線を流れていた電流が他の３線に分散して流れる。」と言えばいいのかな。

２．スター結線で中性線があると、Ｒ，Ｓ，Ｔ相の帰りはすべて中性線を通ります。（中性線のインピーダンスを無視した場合）

３．スター結線で中性線が無い場合は、平衡、不平衡に拘わらず、Ｒ相の電流はＳ相とＴ相から戻ります。同じように、Ｓ相の電流はＴ相とＲ相から、Ｔ相の電流はＲ相とＳ相から戻ります。実際は各相ともそれらの合成電流が流れます。外部的にはデルタ結線と何ら変わりません。

４．負荷インピーダンスが３相同じように作られていても、電源電圧が不平衡だと電流も不平衡になります。また３相電源にも、単相ヒータとか制御装置などが接続されるので、結局、３相の電流は多かれ少なかれ不平衡になっているのが普通です。

補足

ありがとうございます。
ということは、平衡、不平衡にかかわらず、中心線は省略することができると言うことでしょうか。

というのは、三相交流発電機では通常スター結線になっているかと思いますが、負荷側は、スター結線であったり、デルタ結線であってり、単相交流電動機であってり、直流であったり、いろいろな負荷が接続されているので、
発電機側の中心線をどのように扱うのかという疑問がありました。
本を見るだけでは、基本的なスター結線の発電機とスター結線の負荷をつないだものの説明しかないので。

回答No.2

mayan99

#1の補足ですが

モータを動かす場合、制御盤を設け、ブレーカや漏電ブレーカを設置します。使用するモータを考慮して接地（いろんな接地方法がある）などの端子を用意しておきます。

なお、私は素人ですので、間違っている点があるかもしれません。

回答No.1

mayan99

>始めにあるように、負荷側の抵抗が３つもの等しければ中性線は必要ないということですが、負荷においては、実際は三相のうち必要に応じ、三相とも活用したり、二相を使ったりとばらばらに使用することから、負荷側の抵抗が３つとも等しくなることはないと思いますが、どのように結線されるのでしょうか。

まず、上の考え方は間違っています。
三相交流は、120度ずれた正弦波ですが、任意の２本の電圧は単相交流と同じです。常に三相とも使っています。
３つの抵抗は等しく作らないと、効率の悪いモータになります。

スター結線の場合、中点を接地します。
（デルタ結線はＳ相を接地）
接地しないと漏電の検出ができないからです。

なお、三相ブラシレスモータの場合は考え方が違います。

補足

常に三相を使うとのことですが、単相になる場合は、変圧器で二相にしてから使用することになるのでしょうか。
といのは、三相交流発電機においては、基本的にスター結線になっていると思うのですが、その中性点、中心線がどのようになっているのかと。

また、ブラシレスの違いとはなんでしょうか？