三相交流の学科で必要なところだけ:線間電圧・相電圧・√3の関係
はじめに
三相交流は現場で動力として毎日触れていても、「線間電圧と相電圧の違い」「√3が出てくる理由」を聞かれると言葉に詰まる人が多いです。学科試験で問われる範囲は限られています。この記事では試験に出る部分だけに絞って整理します。
三相交流とは
三相交流は、位相が120°ずつずれた3つの交流電圧を組み合わせた電源方式です。単相より効率よく電力を送れるため、工場・ビルの動力(モーター等)に広く使われています。
現場で「動力」「三相200V」と呼んでいるのがこれです。配線方式としては三相3線式が基本です。
線間電圧と相電圧
三相回路には2種類の電圧があります。
- 線間電圧(VL):2本の電線間にかかる電圧。計器や銘板に書かれる「200V」はこれ
- 相電圧(VP):各相の巻線(コイル)にかかる電圧
Y結線(スター結線)では VL = √3 × VP の関係があります。試験では「線間電圧200Vのとき相電圧は何Vか」という計算で出ることがあります。
√3 ≒ 1.73 として計算します。
三相電力の計算式
三相回路の電力は次の式で求めます。
P = √3 × VL × IL × cosθ(VL:線間電圧、IL:線電流、cosθ:力率)
力率1(抵抗負荷)の場合は P = √3 × VL × IL になります。
試験では「三相200V・電流10A・力率0.8の回路の電力は何kWか」という形で出ます。√3 ≒ 1.73 を使って計算します。
試験でよく出る√3の扱い
三相の問題で√3が出てくる場面は主に2つです。
- 線間電圧と相電圧の変換(VL = √3 × VP)
- 三相電力・電圧降下の計算(係数として√3が登場)
√3 ≒ 1.73 を使った計算を過去問で1〜2回練習しておくと、試験本番で迷わなくなります。
電圧降下の計算で三相の係数がどう使われるかはこちらで確認できます。
まとめ
- 三相交流は位相が120°ずれた3つの交流の組み合わせ
- Y結線では 線間電圧 = √3 × 相電圧
- 三相電力は P = √3 × VL × IL × cosθ
- √3 ≒ 1.73 で計算する
