三相電圧を理解してAC電源を選択する

単相交流電圧と三相交流電圧の違い

私たちの多くは、地域の電力会社が提供する家庭内の単相電圧に慣れ親しんでいる。米国では通常120Vです。単相電圧の場合、電圧は2本の電力導体（プラス安全アース）間のライン-ニュートラル電圧として表されます。中性導体は通常接地電位にあり、線路導体はRMS値120Vacの正弦波AC電圧です。つまり、AC電圧のピークは、米国の60Hzグリッド周波数で16.667ミリ秒ごとに+169.7Vacから-169.7Vacまで交互に変化する。他の多くの国では、これらの公称値は230Vrms @ 50Hz（20ミリ秒）である。

単相電力の制限

単相電圧では、ラインとニュートラルの導体を使ってすべての電力を供給しなければならないため、供給できる電力は限られています。家庭で使用する分には問題ありませんが、産業用として使用する場合、機械、モーター、照明、その他の大電力負荷を動かすために、より多くの電流が必要になることがあります。このような状況では、電圧と電流の両方を上げて大電力を供給することが望まれます。一つの選択肢は、米国の家庭で見られるように、電気乾燥機を動かすために二相を使用することである。これはスプリット・フェーズ接続と呼ばれ、2つの120Vrmsの位相が180°離れており、120VLNまたは240Vの2倍のライン間電圧を供給します。これにより、利用可能な電力が2倍になります。通常の単相電圧は220VLNから240VLNであるため、ヨーロッパやアジアでは一般的に使用されていません。

三相交流電圧は通常、より高い電力負荷に使用される

これをさらに一歩進めると、大電力負荷は通常、三相を使用して電力を供給する。これにより、電流が1組の電線ではなく3組の電線に分散され、配線の小型化、ひいては低コスト化が可能になる。3つの電圧源は、負荷電流のバランスをとるために、互いに対して120°位相シフトされます。これを図2に示す。

必要なライン間電圧の決定方法

各波形間の120°の位相シフトは、A→B→CまたはA→C→Bの2つの位相回転のいずれかで行うことができます。位相回転は、位相回転が変更されると逆方向に回転する三相ACモーターを除いて、ほとんどの負荷に影響を与えません。相回転の変更は、3つの相接続のうち2つを入れ替えることで可能です。AFXシリーズのようなプログラム可能なAC電源を使用する場合、B相とC相の位相角度をそれぞれ120°と240°または240°と120°にプログラムして、位相回転を変更することができます。AFXはまた、位相不均衡をプログラムすることができ、試験中のユニットに対する位相変動の影響を調べることができます。

デルタとワイの関係

通常の」三相デルタ電圧とワイ電圧の関係は単純な式で簡単に把握できますが、これは線間電圧と中性点間電圧が等しく、位相バランスが完全で、正弦波電圧の場合にのみ適用されます。この理想的なケースでは、線間実効電圧と線間実効電圧の関係は以下の式で表すことができます：

この線間電圧と中性点間電圧の関係は、図3の位相図に示されている。

以下の図4は、米国で使用されている三相ユーティリティ・グリッド電圧構成の2つの典型的な例を示しています。ヨーロッパとアジアでは、代わりに220/380Vまたは230/400Vの構成が一般的です。各相120VLNは、208VLLベクトル合計と同等です：

_VL=_120VLN* 1.732 = 207._84VLL

480Vデルタグリッド構成にはニュートラル接続がなく、3Wire + Ground Delta接続と呼ばれることに注意。このタイプのグリッドをAC電源でシミュレートするには、3相負荷を3つの出力相間にデルタとして接続し、ニュートラル出力端子に接続しません。

この√3の比率は、プログラマブル三相AC電源を使用する場合に重要である。なぜなら、すべてのT&MスタイルのAC電源は、ライン-ニュートラル電圧でのみプログラマブルだからである。

従って、記載された条件のいずれかが当てはまらない場合、この式だけを頼りにライン間電圧を決定することはできません：

三相で同一のVLN電圧
B相とC相の位相角のバランス
低歪み、純粋な正弦波

3相のうち1相以上の位相がわずかにずれるだけで、VLL電圧に大きな影響を及ぼし、負荷電流の不均衡にもつながります。また、1つ以上の相の非線形負荷によって歪んだ電圧は、ライン間電圧にも影響を与えます。

なぜ重要なのか？

プログラマブル三相交流電源は、位相角が調整可能で、多くの場合、任意波形機能をサポートしている。つまり、ライン-ニュートラル間およびライン-ライン間電圧の関係は、必ずしも「固定」ではないことを意味する。原則として、すべての三相プログラマブル交流電源は、負荷タイプ（デルタまたはワイ）に関係なく、ライン-ニュートラル実効値でプログラムされる。そのため、これらの条件が満たされていない場合、ライン間電圧の計算は有効ではないため、結果として生じるライン間電圧を実際に測定する必要がある場合があります。

お問い合わせお問い合わせ

三相負荷を試験する場合、被試験機器に印加されるライン間電圧について仮定を立てる際には、電圧と位相のパラメータに細心の注意を払ってください。サポートが必要な場合は、チャット、電子メール、または電話で、試験の専門家にお問い合わせください。