PW-A1 · 三相交流
三相結線: YとΔ
平衡三相電源は、同じ三つの部品をどう繋ぐかでYにも三角(Δ)にもなる。二つの結線が同じ三つのEMFの二通りの配線にすぎないことを直観でつかむ。
三つのEMFを足して0にする
三つのペイザーが同じ速さで一緒に回る。位相間隔を変えて、三つの和(赤い矢印)が消える間隔を探そう。
タップで位相間隔を切り替え。
三つのEMFの和の大きさ
|E_a + E_b + E_c| ≈ 0.00 E
ちょうど120度。三つのEMFが星のように釣り合い、和は0になる。三角の環を閉じても循環電流はない。
Δの環は安全 · Yの中性点は安定
平衡 · 和0 ·
Y結線 · 一点に集める
三つのコイル(a, b, c)の片端をすべて一点に集める。この共通点が中性点Nだ。反対側の三端は外へ出て線になる。平衡なら中性点へ流れ込む電流の和も0なので、中性線がなくても電位は揺れない。
Δ結線 · 環で閉じる
各コイルの終端を次のコイルの始端に繋ぐ。aの終端をbの始端に、bの終端をcの始端に、cの終端をaの始端に。三つのコイルが閉じた三角の環をつくる。中性点はない。環が閉じた瞬間、三つのEMFが直列に一周分足し合わされ、その和が0のときだけ循環電流が流れない。
和が0になる理由
三つのEMFを平面上の矢印として見ると、長さが同じで向きが120度ずつ開いている。横成分どうし、縦成分どうしを足すと、両方がちょうど打ち消し合う。これがYの中性線電流が0である理由であり、三角の環を安心して閉じられる理由だ。
観察Re = 1 − ½ − ½ = 0
実部の和は0。
選ぶIm = 0 − √3/2 + ? = 0
虚部の和も0。
空欄Ea + Eb + Ec = ?
だから三つのEMFの和は0。
自分でIN = Ia + Ib + Ic = ?
同じ理由で平衡Yの中性線電流も0。
最初の画面に戻ると
赤い和の矢印が消えたのは、位相間隔がちょうど120度のときだった。その平衡セットを一点に集めればY、環で閉じれば三角(Δ)結線だ。二つの結線は別の電源ではなく、同じ三つのEMFを繋ぐ二通りの方法であり、和が0という一つの事実が、Yの安定した中性点と三角の環の安全を同時に保証する。
平衡三相は、大きさが等しく位相が120度ずつずれた三つのEMFだ。三つのEMFの和は0。片端を一点に集めればY(星形)結線 — 中性点が生まれる。終端と始端を繋いで環で閉じればΔ(三角)結線 — 和が0なので循環電流はない。二つは同じ三つの電源の二通りの配線だ。
次の一歩
同じ平衡セットを手にしたので、次のユニット(PW-A2)では結線が電圧と電流にどう現れるかを見る。Yでは線間電圧が相電圧の√3倍、三角では線電流が相電流の√3倍になる。その√3は、ここで足した二つのペイザーの差からそのまま出てくる。