三相交流の要点をまとめてみた

世の中の電力インフラのほとんどは交流で送配電されています。そして、そのほとんどは三相交流という仕組みのものとなっています。

それだけ身近に普及していながら、私を含めた素人はほとんど実態を知らないので、本記事で、基本的なことをまとめてみました。

３つの交流の重ね合わせ

交流の電圧というのは、正弦波のような規則的な波形を取ることはよく知られています。この１種類の波形の交流を単相交流といいます。三相交流は、位相の異なる３つの波形を重ね合わせたもので、通常、波形の位相が１２０度ずつずれているものを指します。波形は下図のようなイメージです。

三相交流の波形
（出典：Wikipedia(https://ja.wikipedia.org/wiki/%E4%B8%89%E7%9B%B8%E4%BA%A4%E6%B5%81)）

三相交流は電動機の電源として用いられることが多く、動力と呼ばれることもあります。これに対し、しばしば単相交流は電灯と呼ばれます。

三相交流の利点

三相交流が電力の送配電で用いられるのは、以下のような利点があるためです。

１．電線一本辺りの送電電力が大きい

２．同じ送電電力なら、電線の質量を低減できる

３．単相交流が必要な時も三相交流から容易に取り出せる

４．回転磁界を容易に得られる

「回転磁界」とは・・・？という方もいるかもしれません。これは文字通り回転する磁界で、その中にしかるべき回転できる仕組みを持った磁石を入れれば、回転させることができます。要はモーターということで、回転磁界を容易に得られるということは、モーターの動力として容易に使えるということを意味します。

三相交流の結線

三相交流の結線にはいくつか種類があります。ここでは主要な２種類を紹介します。以下、図が出ますが、波型曲線を丸で囲んだものが交流電源（単相）を示します。電源が電線の場合（通常はそうなるはず）は、電線の断面となっているイメージです。

いずれの図もWikipediaから引用しております。

Y結線（ワイけっせん、スターけっせん）

点Nを中心に三相各相を結ぶ結線です。Nを中性点と呼びます。Y結線では、線間電圧は相電圧の√3倍となり、線電流と相電流は等しくなります。

Δ結線（デルタけっせん、さんかくけっせん）

Δ結線は、三相各相を、相電圧が加わる向きに接続し、閉回路とする結線です。この場合、線間電圧は相電圧と等しくなり、線電流は相電流の√３倍になります。

その他用語の補足

結線のところでいくつか専門用語が出たので、いかに補足します。

相電圧
各相と大地の間の電位差を指します。

線間電圧
各相間の電位差を指します。

相電流
結線内の各相を流れる電流です。

線電流
結線外の各相を流れる電流です。