技術 / テクニカルガイド
スター結線・デルタ結線の巻線電圧と電流の諸量
スター結線とデルタ結線は、巻線の各分岐と線端子との電気的な接続関係を表します。よく知られる三の平方根の係数は、平衡した正弦波のフェーザ関係から導かれます。結線の名称によって余分な電力が生まれたり、特定の発電機の内部構成が特定できたりするわけではありません。
巻線側の量と線側の量を区別する。
明示された平衡条件の下では、電圧の差と電流の和によって、スター結線とデルタ結線で異なる関係が生じます。
01 / 量の名称
相量がどの分岐に対応するかを特定してください。
ここで、相電圧と相電流は一つの巻線分岐に関する量を指します。一方、線間電圧は線端子間で測定され、線電流は線導体を流れる電流です。
ここで、相電圧と相電流は一つの巻線分枝についての量を指し、線間電圧は線端子間で測定され、線電流は線導体を流れる電流を指します。二つの理想的な結線構成を比較する際は、これらの定義を一定に保つ必要があります。
「相」という語は、他の説明では異なる意味で使われることがあります。設置場所の相-中性点間電圧が、仕様の明らかでない発電機内部の枝路電圧と自動的に一致するわけではありません。次の 相構成とインターフェースのガイド では、その境界の違いを扱っています。
02 / フェーザの基礎
スカラーの引き算ではなく、ベクトル差を用いてください。
平衡三相正弦波の例では、三つの枝の物理量は大きさが等しく、位相が120°ずつ離れています。
平衡三相正弦波の例では、三つの枝の量は大きさが等しく、位相が 120° ずつ離れています。このようなフェーザ二つの差や和を求める際には、その角度を含める必要があります。実効値の大きさを通常の数値として足し合わせると、その情報が失われます。
三の平方根という係数は、この幾何学的関係から導かれます。これは、あらゆる波形や不平衡系に適用する補正ではありません。高調波を含む量や不均等な量には、実際の条件を保持した解析が必要です。
03 / スター結線の関係式
直列接続における電流と電圧の違いを理解してください。
平衡スター結線の例では、線電流は枝電流に等しく、IL = Iphです。
平衡スター結線の例では、線電流は枝電流に等しく、IL = Iphとなります。線間電圧は二つの枝電圧のフェーザ差であり、それらの実効値の関係はVLL = √3 Vphとなります。
DOEの電気科学ハンドブックは、これらの平衡関係を導出しています。この幾何学的構成が示す内部の共通点だけでは、利用可能な中性点端子があることや、特定の負荷を接続してよいことは確立されません。
04 / デルタの関係性
枝電圧と線電流の組み合わせを把握する。
平衡デルタ結線の例では、各相の枝が二つの線端子間に接続されるため、VLL = Vph となります。
平衡デルタ結線の例では、各分岐が二つの線端子間に接続されるため、VLL = Vphとなります。線電流は分岐電流のフェーザを合成したもので、その実効値はIL = √3 Iphです。
これらの関係式は、記載された分岐と、それに対応する線間電圧や線電流などの量を表します。発電機の結線を変更するための指示ではなく、見積対象の機器が両方の結線方式に対応することの証拠でもありません。
05 / 電力の恒等式
比率の違いを、追加の電力が無償で得られることと解釈しないでください。
平衡正弦波の電気量と枝路力率 cos φ を用いると、総有効電力は 3Vph Iph cos φ です。
平衡した正弦波の各量と枝路の力率 cos φ に対し、総有効電力は 3Vph Iph cos φ です。どちらの理想的な関係を代入しても、√3 VLL IL cos φ が得られます。電圧と電流の比は、同じ電力計算と整合します。
実際の電源の動作点は、負荷、巻線の結線、回路のその他の部分によって変化することがあります。二つの結線構成で同じ線間電圧を比較することと、同じ枝電圧を比較することは別の問題です。どちらの比較からも、実機の出力が変わらないとはいえません。
06 / 対象範囲の境界
この幾何形状は、製品の選択肢としてではなく、モデルとして使用してください。
インピーダンスガイドでは、幾何学的な関係に加えて巻線の電気的挙動が重要となる理由を説明しています。
関連資料: インピーダンス ガイド 巻線の電気的挙動が、幾何学的な関係とともに重要である理由を説明しています。実際の損失、波形の形状、磁気的条件は、結線だけを扱う理想化の対象外です。
ここでは、どのMARSTONモデルについても、巻線のスター結線やデルタ結線、中性線の利用可否、結線変更の選択肢を確認していません。このページは、端子の識別、接続手順、運転設定の変更を示すことなく、線量と枝路量について説明します。
次の資料も確認してください: 発電機のインダクタンス、リアクタンス、およびインピーダンス.
次の資料も確認してください: 銅の巻き線抵抗と温度の概算.
次の資料も確認してください: 整流器の出力リップル、パルス数、周波数.
一般的な背景情報: DOE Electrical Science:平衡スター/デルタ結線における線量と相量の関係。これらの参考資料は業界の考え方を説明するものであり、適用するMARSTONの製品資料やプロジェクト資料とは別のものです。
主な概念と条件。
各量を、その基準、単位、明示された条件と一緒に読んでください。一般的な関係から、特定モデルの値が確定するわけではありません。
| 概念 / 量 | 意味 / 関係 | 条件 / 限界 |
|---|---|---|
| スター結線の電圧 | VLL = √3 Vph | 平衡した正弦波のRMSの大きさ。 |
| スター結線の電流 | IL = Iph | 理想条件では、分岐と線路に同じ電流が流れます。 |
| デルタ結線電圧 | VLL = Vph | 枝回路は線端子間に接続されます。 |
| デルタ電流 | IL = √3 Iph | 平衡状態における分岐電流フェーザの合成。 |
| 総電力 | P = √3 VLL IL cos φ | 平衡正弦波としての定義と、一貫したφの使用。 |
技術検討上の質問。
√3という因子は、全ての波形に適用されますか?
いいえ。明示された平衡正弦波のフェーザ条件が重要です。
相電圧は異なる意味で使われることがありますか?
はい。このページでは、それを巻線分岐の量として定義しています。
スター結線であれば、中性点を外部から利用できますか?
いいえ。内部形状から実際の端子インターフェースを確定することはできません。
デルタ結線は、電流比だけで追加の電力を生み出しますか?
いいえ。電圧、電流、電力は、一貫した基準で比較する必要があります。
発電機の巻線がスター結線かデルタ結線かは確認されていますか?
ここでは、MARSTONの製品群の接続方式は指定されていません。
このガイドでは、巻線の結線変更方法を説明していますか?
いいえ。それは概念的な関係性だけを提供します。
技術的なお問い合わせ
技術上の疑問について相談する。
スター結線とデルタ結線は、巻線の各分枝が線端子と電気的にどのようにつながるかを表します。技術的な検討のため、モデルと該当する運転情報または設計情報を共有してください。