位相回転

三相オルタネーター

前にレイアウトした三相オルタネーターの設計を取り上げて、磁石が回転するとどうなるかを見てみましょう。

三相オルタネーター

120°の位相角シフトは、3対の巻線の実際の回転角シフトの関数です。

磁石が時計回りに回転している場合、巻線3は巻線2の後に正確に120°（オルタネーターシャフトの回転）のピーク瞬時電圧を生成し、巻線1の後にピーク120°に達します。磁石は、の異なる位置で各極ペアを通過します。シャフトの回転運動。

巻線を配置する場所によって、巻線のAC電圧波形間の位相シフトの量が決まります。

巻線1を位相角（0°）の「基準」電圧源にすると、巻線2の位相角は-120°（120°遅れ、または240°進み）になり、巻線3の位相角は-240°になります。 （または120°先行）

フェーズシーケンス

この一連の位相シフトには明確な順序があります。シャフトを時計回りに回転させる場合、順序は1-2-3です（最初に1つのピークを巻き、次に2を巻き、次に3を巻きます）。オルタネーターのシャフトを回転させ続ける限り、この順序は繰り返され続けます。

時計回りの回転フェーズシーケンス：1-2-3。

ただし、リバースした場合 オルタネーターのシャフトが回転すると（反時計回りに回す）、磁石は逆の順序で極のペアを通過します。 1-2-3の代わりに3-2-1があります。これで、巻線2の波形が先頭になります 遅れる代わりに1より120°進んでおり、3は2よりさらに120°進んでいます（下の図）

反時計回りの回転フェーズシーケンス：3-2-1。

多相システムにおける電圧波形シーケンスの順序は、相回転と呼ばれます。 またはフェーズシーケンス 。抵抗性負荷に電力を供給するために多相電圧源を使用している場合、相回転はまったく違いがありません。 1-2-3でも3-2-1でも、電圧と電流の大きさはすべて同じになります。

後で説明するように、三相電力のいくつかのアプリケーションがあります。これは、位相回転がいずれかの方向であることに依存します。

位相シーケンス検出器

電圧計と電流計は、動作中の電力システムの位相回転が何であるかを私たちに伝えるのに役に立たないので、私たちはその仕事をすることができる他の種類の機器を持っている必要があります。

独創的な回路設計の1つは、コンデンサを使用して電圧と電流の間に位相シフトを導入し、それを使用して、下の図の2つのインジケータランプの明るさを比較してシーケンスを検出します。

位相シーケンス検出器は2つのランプの明るさを比較します。

2つのランプは、フィラメントの抵抗とワット数が同じです。コンデンサのサイズは、システム周波数で各ランプの抵抗とほぼ同じ量のリアクタンスを持つようになっています。

コンデンサをランプの抵抗と同じ値の抵抗に置き換えると、2つのランプが同じ明るさで点灯し、回路のバランスがとれます。ただし、コンデンサは、回路の3番目のレッグに90°に等しい電圧と電流の間に位相シフトを導入します。

この位相シフトは、0°より大きく120°未満であり、位相3に対する位相シフトに従って、2つのランプ間の電圧と電流の値を歪めます。

位相シーケンス検出器のSPICE分析

次のSPICE分析、「位相回転検出器-シーケンス=v1-v2-v3」は、何が起こるかを示しています:(下の図）

位相シーケンス検出器用のSPICE回路。

位相回転検出器-シーケンス=v1-v2-v3 v1 1 0 ac 120 0 sin v2 2 0 ac 120120 sin v3 3 0 ac 120240 sin r1 1 4 2650 r2 2 4 2650 c1 3 4 1u .ac lin 1 60 60 .print ac v（1,4）v（2,4）v（3,4） 。終わり 周波数v（1,4）v（2,4）v（3,4） 6.000E + 01 4.810E + 01 1.795E + 02 1.610E + 02 

結果として生じるコンデンサからの位相シフトにより、フェーズ1ランプ（ノード1と4の間）の両端の電圧が48.1ボルトに低下し、フェーズ2ランプ（ノード2と4の間）の両端の電圧が179.5ボルトに上昇して、最初のランプになります。薄暗くなり、2番目のランプが明るくなります。

位相シーケンスが逆になると、正反対のことが起こります。「位相回転検出器-シーケンス=v3-v2-v1」

位相回転検出器-シーケンス=v3-v2-v1 v1 1 0 ac 120240 sin v2 2 0 ac 120120 sin v3 3 0 ac 120 0 sin r1 1 4 2650 r2 2 4 2650 c1 3 4 1u .ac lin 1 60 60 .print ac v（1,4）v（2,4）v（3,4） 。終わり 周波数v（1,4）v（2,4）v（3,4） 6.000E + 01 1.795E + 02 4.810E + 01 1.610E + 02 

ここで（「位相回転検出器-シーケンス=v3-v2-v1」）、最初のランプは179.5ボルトを受け取りますが、2番目のランプは48.1ボルトしか受け取りません。

位相回転がどのように生成されるか（極のペアがオルタネーターの回転磁石を通過する順序）、およびオルタネーターのシャフトの回転を逆にすることによってどのように変化させることができるかを調査しました。

ただし、オルタネーターのシャフト回転の逆転は、通常、全国的なグリッドによって供給される電力のエンドユーザーに開かれたオプションではありません（「「」オルタネーターは、実際には、グリッドに給電するすべての発電所のすべてのオルタネーターの合計です）。

熱線の交換

たくさんあります オルタネーターの回転を逆にするよりも、相シーケンスを逆にする簡単な方法：3相負荷に接続する3本の「ホット」ワイヤーのいずれか2本を交換するだけです。

このトリックは、三相電圧源の実行相シーケンスをもう一度見てみると、より理にかなっています。

 1-2-3回転：1-2-3-1-2-3-1-2-3-1-2-3-1-2-3。 。 。 3-2-1回転：3-2-1-3-2-1-3-2-1-3-2-1-3-2-1。 。 。 

一般に「1-2-3」位相回転と呼ばれるものは、上記の数字列で左から右に向かって「2-3-1」または「3-1-2」と呼ばれることもありますか？同様に、反対の回転（3-2-1）も、同じように簡単に「2-1-3」または「1-3-2」と呼ぶことができます。

3-2-1の位相回転から始めて、一度に2つのワイヤを交換するためのすべての可能性を試し、下の図の結果のシーケンスに何が起こるかを確認できます。

任意の2本のワイヤーを交換するすべての可能性。

交換する3つの「ホット」ワイヤのペアに関係なく、位相回転は逆になります（1-2-3は2-1-3、1-3-2、または3-2-に変更されます）。 1、すべて同等）。

レビュー：

• 位相回転 、またはフェーズシーケンス 、は、多相AC電源の電圧波形がそれぞれのピークに達する順序です。三相システムの場合、オルタネーターの回転の2つの可能な方向に対応する、1-2-3と3-2-1の2つの可能な相シーケンスのみがあります。
• 位相回転は抵抗性負荷には影響しませんが、位相回転検出回路の動作に示されているように、不平衡無効負荷には影響します。
• 三相負荷に三相電力を供給する3つの「ホット」リードのいずれか2つを交換することにより、相回転を逆にすることができます。

関連するワークシート：

• 多相電力システムワークシート