三相モーターは通常、中性点を必要としません。その主な理由は、巻線接続方法と三相交流電源の対称特性が相乗的に作用し、通常動作時には中性点に電流が流れないため、中性点から引き出す必要がないためです。
これを理解するには、三相電気の基本原理、モーター巻線の接続方法、中性点の役割という3つの側面から分析する必要があります。
1、前提条件:三相交流電力の対称特性
産業用三相交流電源は、次の 3 つの主要条件を満たす対称三相電源です。
3 つの相の電圧 (または電流) 周波数は同じです。
等しい振幅(電圧/電流の大きさ)
位相差は 120 ° です (つまり、相 A は相 B より 120 ° 進み、相 B は相 C より 120 ° 進み、相 C は相 A より 120 ° 進みます)。
この対称性により重要な結論が導かれます。対称負荷の場合、三相電流のベクトル合計はゼロになります。
これは数学的に表現できます(電流を例に挙げると):i_A+i_B+i_C=0(ベクトルを加算すると、120°の差がある3つの等しい振幅のベクトルは完全に打ち消されます)
2、コア:三相モータの2つの巻線接続方法
三相モーターの固定子巻線には、スター結線(Y字型)とデルタ結線(△字型)の2つの標準的な結線方法があります。
どちらの場合も、中性点は存在しないか、電流が流れていないため、中性点を導出する必要はありません。
1. 三角結線(△型):中性点が全くない
三角結線とは、3 つの巻線の端を順番に接続して閉じた「三角形」の回路を形成し、電源を 3 つの接続ポイント (A、B、C) に接続するプロセスです。
構造上、3つの巻線は共通の接続点なしで端から端まで接続されており、「中性点」が存在しないため、外部に引き出す必要はありません。
電流経路: 3 相電流は閉じた三角形の巻線を流れ、各巻線は「線電流の√ 3 分の 1」を通過します。3 相の対称特性に完全に依存して、中性点を介さずに回路を形成します。
2.スター接続(Y字型):中性点には電流が流れないので、外部に引き出す必要はありません。
スター接続は、3 つの巻線の端 (通常は X、Y、Z と表記) を接続して、共通の接続ポイント (「中性点 (N)」) を形成するプロセスです。
3つの端子(A、B、C)を三相電源に接続します。
Y 字型接続には中性点がありますが、対称負荷 (通常動作のモーター) の場合、3 相電流ベクトルの合計がゼロ (i_A+i_B+i_C=0) であるため、中性点には電流が流れません。
この時点では、中性点は「アイドル」状態に相当し、導入後も実質的な影響はありません(単相電圧を供給しない、電流が流れないなど)。
したがって、3 相モーターの Y 字型巻線では通常、中性点は導出されず、3 つの相線端子 (A、B、C) のみが保持されます。
3、比較:三相配電システムに中性点が必要なのはなぜですか?
多くの人が疑問に思うかもしれません。「なぜモーターには、二次側にY字型接続と中性点(三相四線式システムを形成)を備えた配電用変圧器が必要ないのか?」
重要な違いは、負荷の「特異性」と「多様性」にあります。
三相モーターは単一の対称三相負荷です。通常の動作中は、三相電流は常に対称であり、中性点には電流がないため、引き出す必要はありません。
低電圧配電システム(住宅/商業用電気など)は複数の混合負荷です。3相モーターに加えて、多数の単相負荷(1つの相と中性線のみを使用するランプ、ソケットなど)もあります。
これらの単相負荷の消費電力は随時変化するため、三相電流の非対称性(i_A+i_B+i_C≠0)が発生する可能性があり、このとき中性点は電流(i_N≠0)を生成します。
中性点(中性線)導入の中心的な機能は、非対称負荷のバランスを取り、各相の安定した電圧を確保し、単相負荷用の回路を提供することです。




