PW-A5 · 三相交流

不平衡入門: 和が0でないとどこへ行くか

平衡(A1)では三つの電流の和が0なので中性線は空だ。一相がずれると和が0を外れ、残った差がYの中性線を流れる。平衡が崩れたとき電流がどこへ漏れるかを自分で引いて確かめる。

I_aを引いて均衡を崩す

三つの電流ペイザーが見える。I_aの先端を引いて大きさや向きを変えよう。残差の和(金色)が0から育つ。この金色のベクトルこそYの中性線を流れる電流だ。

I_aの先端を引いて不平衡をつくる。

中性線電流 |I_N| = |I_a + I_b + I_c|

|I_N| ≈ 0.56   (|I_a| ≈ 1.35)

平衡位置に置くと |I_N| = 0。離れるほど中性線電流が大きくなる。

平衡なら中性線は空

A1で見たように、大きさが等しく120°ずれた三つの電流は和が0だ。だからYの中性点に集まる三つの電流が互いを消し、中性線には電流が流れない。平衡系統で中性線を細くしたり省略できる根拠がこれだ。

ずれると残差が漏れ出す

一相の大きさや位相が変わると、三つの電流はもうきれいに消えない。0を外れた残差の行き先は中性線だけだ。I_N = I_a + I_b + I_c。引いた金色のベクトルがまさにこの和で、負荷が一方に偏るほど中性線電流は大きくなる。

この残差に名前がある · 零相分

残差の1/3を零相分 I_0 = (I_a + I_b + I_c)/3 と呼ぶ。すると中性線電流は I_N = 3 I_0 だ。平衡は I_0 = 0 の特殊な場合にすぎない。Δには中性線がなく、同じ残差は出口がないので閉ループ内の循環電流として流れる。不平衡を体系的に扱う道具が対称分で、後のD2で正·逆·零相に完成する。

観察I_N = I_a + I_b + I_c

中性線電流は三つの電流の和。

選ぶ평형 → I_N = ?

平衡なら和は0(A1)。

空欄I₀ = (I_a + I_b + I_c) / ?

零相分は残差の1/3。

自分でI_N = ?

Δには中性線がなく循環電流になる。

最初の画面に戻ると

I_aを平衡位置に置くと金色の残差が消え、引き出すほど残差が育った。その金色のベクトルが中性線電流 I_N = I_a + I_b + I_c = 3 I_0 だ。セクションAの出発点だったA1の「和が0」は、実は不平衡という一般的状況の特殊な一点だった。平衡は規則ではなく、私たちが合わせた均衡だ。

不平衡三相では三つの電流(または電圧)の和が0でない。その残差がYの中性線電流 I_N = I_a + I_b + I_c = 3 I₀(零相分)として流れる。平衡(A1)は I₀ = 0 の特殊な場合だ。Δには中性線がなく、同じ残差が閉ループの循環電流になる。

次の一歩

ここでセクションA(三相交流)が終わる。次のユニット(PW-B1)からは電力そのものの形を見る。有効·無効·皮相が直角三角形に束ねられる電力三角形だ。負荷が電流を電圧とずらして引くと、そのずれが無効電力になり、力率 cosφ が三角形のどの辺かが一目で分かる。不平衡で見た零相分は、後の対称分(D2)で再会する。