【基礎から学ぶ電気回路】デルタ結線の相電流と線電流の関係

交流には単相交流と三相交流が存在します。
この内、単相交流は一般家庭のコンセントに供給されていますが、三相交流は一般家庭で見かけることはありません。
三相交流は電気系の専門性が高くなるのです。
本記事では、そんな三相交流を理解できるようになることを目的としています。

今回は、「デルタ結線の相電流と線電流の関係」についての説明です。

デルタ結線

Δ結線とも呼ぶ。
線間電圧と相電圧は等しくなる。
線電流は相電流の√3倍になる。
線電流は相電流とπ/6だけ位相差がある。

三相交流回路の結線方法は2種類あります。
スター結線とデルタ結線です。
本記事ではデルタ結線について説明していきます。

デルタ結線はΔ結線とも呼びます。

見るからに三角形になっていますね。
これがデルタ結線(Δ結線)です。

では、デルタ結線を使って実際にどのような回路を構成しているか説明していきます。

図2のように単相交流側と負荷側をどちらもデルタ結線で構成した回路をΔ－Δ結線回路と呼びます。

初見ではGNDがどこなのかよくわからず普通に混乱するであろう結線方法ですね。
なんでこんな結線方法が成り立っているのか順序を追って説明していきます。

まずは、三相交流を構成する1つ1つの単相交流を別々に負荷と繋ぎます。

これらを以下のように配置します。

ここで赤丸で囲んだ2本の線を1本にまとめます。
こうしてΔ－Δ結線回路としているわけです。
この状態では3本の電線で電源側と負荷側を接続しているので、三相三線式と呼びます。
※「Y－Y結線回路」と違って三相四線式は存在しません。

Y－Y結線回路では中性線には電流が流れなかったので省略可能でしたが、Δ－Δ結線回路では一纏めにした電線には普通に電流が流れるので省略はできません。

三相交流を構成する単相の電圧を相電圧、単相間の電圧を線間電圧と呼びます。

図5のE・_aとE・_bとE・_cが相電圧、V・_abとV・_bcとV・_caが線間電圧に当たります。

図5を見ると、E・_a=V・_ab、E・_b=V・_bc、E・_c=V・_caだとわかります。
その為、Δ結線回路の場合は線間電圧と相電圧は等しくなります。

三相交流を構成する単相に流れる電流を相電流、電線に流れる電流を線電流と呼びます。

I・_a=I・₁－I・₃、I・_b=I・₂－I・₁、I・_c=I・₃－I・₂なので、相電流と線電流のベクトル図を描くと以下のようになります。

上記より、線電流は相電流の√3倍であり、線電流は相電流とπ/6だけ位相差があることがわかります。
また、I・₁に対するI・_a、I・₂に対するI・_b、I・₃に対するI・_cはπ/6だけ位相が遅れているとも言えます。
つまり、線電流は相電流よりπ/6だけ位相が遅れます。

以上、「デルタ結線の相電流と線電流の関係」についての説明でした。