アクセス解析 ②そもそも三相交流ってなに?

②そもそも三相交流ってなに?

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こんにちは。東北7県の産業用蓄電池をカバーするGSユアサ代理店「ミカド電装商事」です。



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前回の記事で送電にはロスがあるということを書きました。発電所では損失を見越して昇圧機で電圧を上げ、損失率の小さい高電圧低電流で電気を送り出しているという内容でしたが、送電を資材の輸送にたとえるなら、砂利を積んだ軽トラックが高速で爆走する(高電流)よりも、最初から積載量の大きなダンプカーでゆったりと運んだほうが(高電圧)砂利の損失も速度も危険度も少なくて済むという感じでしょうか。

さて、送電に関する記事を読んでいると三相交流という言葉が頻繁に出てきます。三相交流とはそもそもいったいなんでしょう?ただの「交流」とどこが違うのでしょうか?

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実は三相交流も大容量の電気を経済的に送るための方式です。簡単に言えば、一本のケーブル(または3本1組)で発電機3台分の電気を送る仕組みです。前述のたとえで言えば、トラック3台で砂利を運ぶということです。そのため、送電ケーブルの内部は3芯構造になっています。ここにそれぞれ3台の発電機からの電気が流れていきます。普通に考えても、よりたくさん運べそうですよね。(写真は「6600V高圧用CVケーブル」※出典:住電日立ケーブル株式会社

3台の発電機から送られた三相交流の電気は、建物に届く前に専用の変圧器で単相にして家庭やオフィスに届けられますが、工場など大きな電力を必要とする場所では三相のまま需要家に引き込まれて、三相モーターなどの動力源になります。その場合の電源ソケットは4つ穴(ひとつはアース)になりますが、皆さんも見たことがあるのではないでしょうか。(写真「三相動力用プラグ」※出典:三和電器産業

三相交流送電では3台の発電機でそのタイミングを1回転の3等分、つまり120度ずつずらして送電し、3芯ケーブルの中を流れる電気は、波形の山と谷(プラスとマイナス)が均等にずれた形で送られていきます。この山と谷のワンセットを位相といいます。それを等分にずらして交流送電する方式のため、三相交流送電というわけです。

三相交流送電には容量以外にも面白い特長があります。ひとつ目は山と谷のタイミングが順番に現れることで3つの流れがうねりを生み出すため(回転磁界)、外から回転力を加えなくてもつないだだけでモーターが自力で回り出すこと。そしてふたつ目はこの独特の仕組みによって、電線が一本不用になることです。

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電気が「流れる」ためには、発電所と需要家がひとつの回路になっていて、往路があれば復路もあるわけですが、三相交流はこの復路の線が要らないのです。複雑な説明は省きますが、プラスとマイナスの波のずれがお互いに打ち消し合ってゼロ(無電流)になる要素があるとだけ記しておきます。三相交流はそのため費用面でも経済性がよく、現在では世界で最も普及している送電方式になりました。(図解※出典:身近な自然と科学

しかし交流送電にも欠点があります。家電製品のほとんどが直流電流で動いているため、実際は交流直流の変換装置が製品に内蔵されていたり、PCのように外付けのACアダプターで変換するなど再変換の無駄があること、そして、交流は電気をためておくこともできません。また、電気を送るという点では、送電距離に限界があり海底を高圧送電できないこと、電力系統の消費量に合わせて発電量を細かく調整しないと周波数を一定に保てないことなどが挙げられます。そのため近年では、直流送電が見直されつつあります。

次回は直流送電について解説します。

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