機械TwitterFacebookはてブPocketLINE2020.01.25スポンサーリンク電験三種の機械で出題される変圧器の三相結線について、初心者の方でも解りやすいように、基礎から解説しています。一次側端子に、$\dot{V}_{UV}$[V],$\dot{V}_{VW}$[V],$\dot{V}_{WU}$[V]の電圧が加わるように接続します。二次側端子においても同じように接続します。図(a)から、変圧器の各端子は、△に結線されていることがわかります。このような結線法を△結線といい、図1に示すように、一次側・二次側とも△結線したものを、変圧器の△―△結線といいいます。図(b)は、△―△結線の接続図です。△ー△結線この結線の場合の一次側の電圧・電流のベクトル図は、図2のようになります。なり、一次側線間電圧と二次側線間電圧は同相となります。線間電圧と変圧器巻線電圧が等しく、高圧用としては、絶縁の点で不利となりますので、60kV以下の配電用変圧器に用いられます。負荷に対応することができます。各変圧器の励磁電流には、基本波のほかに第3調波が含まれており、この第3調波は、各相とも同相です。したがつて、第3調波電流は、巻線内を循環電流として流れるので高調波電圧が線間電圧に現れず、波形のひずみが生じないので、通信障害がありません。図1(a)の各変圧器の一次側は△結線のままにしておき、二次側を図3(a)のように接続する方法を、変圧器の△一Y結線といいます。図(b)にその接続図を示します。この結線のベクトル図を図4に示します。$\dot{V}_{uv}$[V]の位相差を角変位といい、$\dot{V}_{UV}$[V]を基準にして、$\dot{V}_{uv}$[V]の位相角を時計まわりにはかった角で表します。したがって、図4の場合の角変位は、330°です。$\sqrt{3}$倍になり、線電流は相電流に等しくなります。この結線方法は、送電線の送電端(発電所)などのように、電圧を高くする場合に用いられます。一次側に△結線があるので、第3調波電流は巻線内を循環し、二次側には流れないので通信障害がありません。Y結線の中性点が接地できるなどの特徴があります。図5(a)に示すように、各変圧器の一次側をY結線、二次側を△結線したものを、変圧器のY―△結線といいます。図(b)はこの結線の電圧ベクトル図であり、二次側では、線間電圧と相電圧は等しくなりますい。Y一△結線は、送電線の受電端などのように、電圧を低くする場合に用いられます。図6(a)に示すように、各変圧器の一次および二次側をY結線したものを、変圧器のY一Y結線といます。図(b)は、一次側・二次側の電圧ベクトル図です。$\sqrt{3}$倍になります。Y―Y結線には、第3調波の流れる回路がないため、電圧波形がひずみ、これが原因となって、近くの通信線に雑音などの障害を与えます。このため、Y―Y結線は、変圧器の絶縁が他の方法より容易であるなどの利点がありますが、特別な場合のほかは使用されません。単相変圧器2台を用いて、図7に示すように結線する方法を、V―V結線といいます。3台の単相変圧器を用いて△―△結線したものから、1台の変圧器を取り除くとV―V結線になります。結線は、各変圧器の端子記号に注意して、図(a)のように行います。図(b)にその接続図を示します。$\dot{V}_{u}$[V]の電圧が誘導されます。$\dot{V}_{V}$[V],$\dot{V}_{v}$[V]の電圧が誘導されます。$\dot{V}_{wu}$[V]の間には次の関係があります。(1)各電圧の関係をベクトル図に示すと、図(b)になり、$\dot{V}_{uv}$[V],$\dot{V}_{vw}$[V],$\dot{V}_{wu}$[V]は対称三相電圧であることがわかります。$\dot{I}_{u}$[A],$\dot{I}_{v}$[A],$\dot{I}_{w}$[A]の間には、次の関係があります。$\dot{I}_{uv}$[A],$\dot{I}_{vw}$[A]は、次の式で表すことができます。用いると、二次巻線電流に対して、次の式で表すことができます。(4)以上の電圧や電流の関係をベクトル図に示すと、図10になります。$P_V$[W]は、次の式で表すことができます。とおくと、式(5)は次の式で表すことができます。$\sqrt{3}$倍になることがわかります。利用できないことになります。設備の容量がどれだけ有効に利用されているかを表す場合、利用率を用いますが、V―V結線の変圧器の利用率は次の式から求めることができます。(7)これは、V―V結線により得られる出力は、2台分の出力の86.6%であることを示しています。すると、出力比は次の式から求めることができます。(8)これは、変圧器3台で運転していたときの出力に対して、57.7%の出力しか得られないことを示しています。電験三種-機械(変圧器)過去問2003年(平成15年)問8定格容量500[kVA]の単相変圧器3台をΔ-Δ結線1バンクとして使用している。ここで、同一仕様の単相変圧器1台を追加し、V-V結線2バンクとして使用するとき、全体として増加させることができる三相容量[kVA]の値として、最も近いのは次のうちどれか。この変圧器2台をV-V結線し、一次電圧6.3[kV]にて90[kW]の三相平衡負荷をかけたとき、2台の変圧器の負荷損の合計値[W]として、最も近いのは次のうちどれか。負荷の力率は1とする。(4)2009年(平成21年)問7同一仕様である3台の単相変圧器の一次側を星形結線、二次側を三角結線にして、三相変圧器として使用する。20[Ω]の抵抗器3個を星形に接続し、二次側に負荷として接続した。12.7[A]であった。この単相変圧器の変圧比として、最も近いのは次のうちどれか。変圧器の励磁電流、インピーダンス及び損失は無視するものとする。(1)2011年(平成23年)問8下図は、三相変圧器の結線図である。30[°]遅れとなる結線を次の(1)~(5)のうちから一つ選べ。