単相三線式配電の電流の流れ方について

質問

電気初心者ですが教えてください。

現在自分なりに理解している事項は、
変圧器の二次コイルから２００Vの正弦波交流が出力されている
そのコイルの中間に中性点があり　-100V～０V　と　０V～+１００V　の二つの１００V電源が取り出せる　　-100V～+1００Vの２００V電源が取り出せる

と、まずここまでの考え方は間違えていないでしょうか。
間違えていないことを前提に教えていただけますか。

配電盤の赤線と白線の閉回路の１００V負荷に仕事をさせる電流は
正弦波交流のグラフの常に上半分の　０V～+１００Vがコイル→赤線→負荷→白線→コイル

配電盤の黒線と白線の閉回路の１００V負荷に仕事をさせる電流は
正弦波交流のグラフの常に下半分の　-１００V～０Vがコイル→黒線→負荷→白線→コイル

と、自分で勝手に解釈しているのですが知識に乏しく自信がありません
根本的に重大な間違いだったらいけないので早めに訂正したいと思いますので宜しく
お願いします。

回答No.19

CC_T · ベストアンサー

No.9です。
No.9添付の図でパイプ部分の水の流れを示す矢印が描けてなかったです(--;
水位差からご理解いただけたかと思いますが、失礼しました。
あと、分かりよいように正面図で水面を波にして表しましたが、実際は図のように水面が波打つのではなく、水面全体が上下するというイメージが正しいので補足しておきます。

～～～

No.18お礼より >図面は、変圧器の二次コイルがL1相とL2相に１００Vを
> 出力した瞬時値と思いますが、白色線には、←　の電流と　→　の
> 電流が同時に流れていますが、どうして一本の電線で反対方向の電流を
>　同時に流すことが可能なのかが理解できません。
> LIとL2に２本ずつ合計４本ならば、すんなり納得できるのですが・・・・

とありましたので横レスします。
No.9図に描いたように、中央（白色線に相当）の水面は動かず、奥と手前の水槽の水面が180°の位相差で上下することにより、奥・手前のそれぞれの水槽と中央水槽との間の数位差が生じるという事で、白色線は実質的に電流を流す必要はないのです。
No.9の絵はNo.18の下の絵の状態と同じ状態（下回路の方が電位が高い状態）ですが、ＡのパイプとＢのパイプで流れる電流値がピッタリ同じなら、手前→パイプBと流れた水（電流）がそのままパイプA→奥と流れるので、中央水槽（白色線）での水の移動はプラスマイナスゼロ。反対方向の電流を流すどころかこの状態では白色線＝中性線であり、これを外してしまっても回路が成立しています。だからこその「中性点」であり、丁度100V負荷を２つ直列で200V電源につないだ状態ですね。
白色線（中央水槽）は、A回路とB回路で負荷のバランスが異なっていて流れる電流（水の量）が異なる場合に、“『両者の差分の電流（水）』を電源側とやり取りするための役割”とお考えください。
参考URLのA05もご参考に。

～～～

ちなみに・・・位相差云々について他の回答で討論されていますが（読んでないけど、決着ついたか？）、今回のトランス中性点の話については、180°位相差が正解であることも、No.9の絵の概念から容易にご理解いただけると思います（左の１本のアームに繋がったピストンの動きがそのまま200V電源の電位変化を表しますので、奥水槽と手前水槽では真逆の水面（電位）変化。これを動きの無い中央水槽（中性点）視点で見ると、位相差180°の２回路になるわけです。
蛇足までに、３相交流を考えるなら左のピストンアームを１２０°位相差のクランクに置き換えて考えれば良いです。

参考URL：

http://www.tsystem.jp/freecircuit/freecircuitrelay22.html

お礼

御丁寧な解説をありがとうございました。
紙面に同じ図面を作成し、ピストンの動きと水の動きを何回もイメージしてやっと理解できました。

>『両者の差分の電流（水）』を電源側とやり取りするための役割”とお考えください。

この文面は、電気の勉強を始めたばかりの私にとっては、まさに「　目からウロコ　」状態です。感動物です。

目に見えない電気を相手にモヤモヤしていた頭がやっとすっきりしました。

参考URLも私の勉強に最適です。ありがとうございました。

回答No.8

rnakamra

#6の回答について

#6の回答で述べられているのは三相三線V結線のことです。
今回の質問にあるのは一般家庭に供給されている単相三線のことです。
なお、三相は動力契約が必要なため一般の家庭では普通使いません。また、動力契約の方が安いのですがそれを電灯用に使用することは契約上認められていません。

単相三線の場合、二つの100Vの電圧は180°の位相差を持ちます。
このようにすることで中性線に流れる電流を減らすことを目的にしています。

回答No.7

okormazd

添付図の配線だろうから、180度位相差でいいのではありませんか。6600V1相しか使っていません。
120度位相差では、0-u100V、0-v100Vでu-v200Vにはなりませんしね。

回答No.6

EleMech

回答の中に、勘違いされている方が沢山居られましたので、その部分の訂正の為に書き込みさせていただきます。

単相３線式の赤－黒間の位相が、１８０°という誤りを記載されている方が沢山居られます。
しかし本当は、変圧器の１次側が１２０°位相の三相３線式の３本の内、２線を取り込んでいる為、２次側も同じように１２０°の位相になります。
それは１次側の磁束変化により、２次側に誘起起電力を発生する為です。
その為、１２０°の位相が、２次側でいきなり１８０°に変化する事はありません。
実際は、赤－黒で１２０°の位相なので、赤－白で６０°、白－黒で６０°の位相になります。

この事は、単相変圧器２台を使用したＶ結線の三相３線式を考えて頂ければ、容易にご理解頂けると思います。
この時２次側は、誰もが納得する１２０°位相です。
これから変圧器１台を取り外した時、残った変圧器の位相がいきなり１８０°になる訳がありません。
単相というと、端子間が相反する電位という先入観のある事が、勘違いを生んでいると思います。

回答No.5

okormazd

#2です。
ちょっと私の回答にも不備がありました。

「黄は赤－黒」→「黄は黒－赤」

に訂正してください。

回答No.4

okormazd

「仕事をさせる電流は・・・　０V～+１００Vが」というのが「電圧」と「電流」の区別が不明確で質問に不備があるようです。
「電圧」ということであれば、添付図のようになります。

赤が赤線-白線(中性線)間の電圧とすれば、黒が黒線－白線間の電圧、黄が赤線－黒線間の電圧で、黄は赤－黒になっています。

いずれも0～100Vということではありません。100Vというのは実効値であって、実際の交流は、141V～-141V、あるいは282V～-282Vです。赤・黒では位相が180度ちがっています。この位相の違いを＋/－であらわしているのです。

お礼

御指導いただきありがとうございます。
私にはレベルが高すぎて、理解不能な部分もありましたが回答７番の図面がわかり易くて参考になりました。

＞いずれも0～100Vということではありません。100Vというのは実効値であって、実際の交流は、141V　　　　～-141V、あるいは282V～-282Vです。

141Vも出力していることは知りませんでした。これで、またひとつ知識が増えました。

回答No.3

fujiyama32

考え方の流れ(順序)は、次のように考えると良いでしょう。
また、説明図を追加すると、判り易く理解も深まります。
説明の流れも統一して説明します。
(1)縦方向の場合は、上から下の方向へ
また、
(2)横方向の場合は、左から右の方向に
流れて行くように統一します。

変圧器の二次コイルから200Vの正弦波交流が出力されている。
そのコイルの中間に中性点があり[＋100V～0V]と[0V～－100V]の2つ
の100V電源が取り出せる。
また、＋100Vと－100Vとの間では200Vの電源が取り出せる。

単相三線式配電の電線の色別は赤色(第1相)、白色(中性相)、
黒色(第2相)とします。
(一般的な規定・仕様書等により上記の色別に決められています。)

配電盤の赤線と白線の閉回路の100V負荷1に仕事をさせる電流は、
次のように流れる。
2次コイル(第1相)→赤線(＋AC100V)→負荷1
→白線(0V)→2次コイル(中性相)

配電盤の白線の黒線と閉回路の100V負荷2に仕事をさせる電流は
2次コイル(中性相)→白線(0V)→負荷2
→黒線(－AC100V)→2次コイル(第2相)

と考えると良いでしょう。
また、図解を書きましたので、貼り付けました。
合わせて参考にしてください。

なお、図解でのAC100Vの極性記号は中性相の電位を0Vとした場合
の極性(＋AC100V、－AC100V)を示しています。

お礼

お礼が遅くなってしまい申し訳ありません。
私は、単相三線式回路の基本を間違えていた事が判明しました。
図解を見て、なるほど、そうだったのか！と感激しました。

御丁寧な説明をしていただき誠にありがとうございました。
レベルアップをめざして、今後も勉強をしていきたい思いますので、ふたたび　なぜ？　どうして？
が多々発生すると思います。その時には宜しくお願いします。

回答No.2

CC_T

途中まではokです。

> 正弦波交流のグラフの常に上半分の　０V～+１００V
それでは半波になってしまいます。
100V交流というのは、あくまで正弦波です。（+141Vと-141Vで実効値が±100Vの正弦波）。

単相三線のばあい、２つの閉回路の電圧位相が180度ずれているのです（位相が逆）。

2本の動力線と中性線からなっていますが、2本の動力線の電位が±逆方向に変化します。
動力線Ｌ１が＋100vの時、動力線L2は-100v、L1が+50VならL2は-50vです。L1=0VならL2=0Vです。
+100Vと-100Vの電位差は200v、50Vと-50Vの電位差は100V、0Vと0Vの差は0V。

動力線２つにつなげば0～200Vの交流が取り出せる、と。

あぁ、言葉で説明しにくい・・・(^^;
図を描いてみました。

中性線0Vと動力線に接続すれば交流100Vが取り出せ、動力線２つにつなげば交流200Vが取り出せます。
※200V回路を見るときには100V回路を見ていた時の絶対値で電圧を見ず、動力線L1とL2の「電位差」から読み取らねばならない事にご注意を。

あ、過去質問にも類似のものがありました。
参考URL入れときます。

参考URL：

http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1056197320

回答No.1

rnakamra

違います。

>変圧器の二次コイルから２００Vの正弦波交流が出力されている
そのコイルの中間に中性点があり　-100V～０V　と　０V～+１００V　の二つの１００V電源が取り出せる　　-100V～+1００Vの２００V電源が取り出せる

線の出し方はいいのですが、プラス、マイナスとのいい方には問題があります。
単層三線式の場合、どの2本をとっても正弦波交流が出力されます。
中性線と他の2本との間の電圧をオシロスコープで観察すると(中性線を基準として測定)上下がさかさまになったAC100Vの正弦波が出力されていることが観測されます。
ある瞬間に一方が+50Vとなっていたらもう一方は-50Vとなり、中性線を除く2本の間の電圧は100Vになります。