V結線とは？三相変圧器（トランス）を行う結線方式について

V結線とは｜変圧器（トランス）の性能が向上

V結線とは、三相変圧器において、二次側の各巻線の端子同士を接続して、スター型に接続する方法です。

この接続方式では、中性点と呼ばれる共通点が形成され、負荷に電力を供給するための線路に接続されます。V結線は、変圧器の二次側電圧を降低し、負荷が要求する電圧レベルに適応させるために使用されます。

また、負荷電流が各巻線に均等に分流されるため、変圧器の性能が向上します。

V結線の構成

V結線とは、三相変圧器の二次側をV字型で接続する結線方式です。
二次側の開始相と終了相を接続することで、電圧を三相負荷に供給します。
V結線では、各相の電圧は、一次側電圧の1/√3になります。また、負荷間の電圧は、一次側電圧に等しくなるため、高い電圧レベルの三相負荷に適しています。

V結線のメリット

V結線のメリットには、いくつかの利点があります。

まず、変圧器が三相電源を負荷に供給する場合、負荷に対するバランスの取れた電圧を確保できます。

各巻線の位相が120度ずれているため、各相間の電圧差が均等になり、負荷への位相電圧が安定します。

さら​​に、V結線は、三相電源を単相負荷に供給する場合にも有効です。この場合、V結線は、三相電源から単相電圧を取り出すのに使用できます。この単相電圧は、照明や小型モータなどの単相負荷に給電できます。

V結線のデメリット

V結線には、いくつかのデメリットもあります。
まず、相電圧が相間電圧の1/√3と小さくなります。そのため、電流容量が大きくなり、送電線や変圧器のコストが高くなることがあります。

また、単相負荷を接続すると、電圧の不平衡が発生し、電圧変動が大きくなる可能性があります。
さらに、第三調波電流を発生させ、他の機器に悪影響を与えるおそれもあります。

V結線の応用

V結線は、三相変圧器において使用される結線方式の1つです。

この結線方式では、3つの巻線の一方の末端を接続して中性点を作り、もう一方の末端を負荷に接続します。

V結線の応用として、電源システムにおいて、単相負荷や三相負荷に電力を供給することができます。

また、三相変圧器を用いて電圧変換を行う場合にも使用されます。
この結線方式は、三相回路における電圧バランスを保ち、中性線電流を低減するメリットがあります。

Q&A　三相変圧器（トランス）におけるV結線　

Q1. V結線方式の基本的な役割とは何ですか？

A.
V結線は、単相変圧器2台を用いて三相電力を変圧する手法です。主に、変圧器の二次側電圧を目的に応じたレベルに低下させることで、各巻線に均等な負荷分散を実現し、全体の性能向上を図るために使用されます。

Q2. V結線方式のデメリットにはどのような点があるのでしょうか？

A.
V結線は単相変圧器2台で三相を賄うため、各変圧器にフル容量が伝わらず、理論上は定格容量の約86%（√3/2）までの出力となります。また、変圧器のない相では電圧降下が目立ち、出力電圧の不均衡が生じやすいという問題もあります。

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Q3. 異容量を組み合わせるV-V結線方式のメリットは何ですか？

A.
異なる容量の単相変圧器を組み合わせるV‐V結線方式は、三相（動力）負荷と単相（照明）負荷など、力率や負荷の不等率が大きく異なる場合に有効です。結果として、必要な変圧器の総定格容量を削減でき、装置全体の重量や占有スペースの低減にも寄与します。

Q4. V結線における「利用率」とは何を意味するのでしょうか？

A.
ここでいう「利用率」とは、単相変圧器2台で三相全体を変圧する際、実際に活用できる容量の割合を指します。具体的には、各変圧器が理論上の定格容量の約86%（√3/2）までしか出力できないため、この数値は設計時や技術試験でも重要な指標として覚えられています。

Q5. 灯動共用V結線はどのような場面で用いられるのですか？

A.
灯動共用V結線は、単相変圧器を組み合わせることで、家庭や一部事業所において照明用（単相）と動力用（三相）の両方の電源を効率的に供給する方式です。変圧器全体の容量と実際の利用容量の違いや、各相の対地電圧のバランスが設計上のポイントとなります。

Q6. 逆V結線とはどのような特徴があり、どのような用途に適しているのでしょうか？

A.
逆V結線は、三相電源から単相回路を抽出する方式です。この手法では、各相の電流が均等に分散されるため、負荷が大きい大容量溶接機用変圧器など、各相への負荷偏りを抑えたい場合に好適とされています。

（補足）～ 他の結線方式との比較 ～

Q7. Y結線とΔ（デルタ）結線の基本的な違いは何ですか？

A.

• Y結線（ワイ結線）
  線電流と相電流が同一となり、相電圧は線間電圧の1/√3に低下します。
• Δ結線（デルタ結線）
  線間電圧と相電圧は同じですが、相電流は線電流の1/√3となります。

この違いは、配線の効率や負荷バランスに大きな影響を及ぼすため、用途に応じた選択が重要です。

Q8. 変圧器の安全面では、どのような要因で爆発のリスクが高まるのでしょうか？

A.
変圧器内部の絶縁材が劣化・破損すると短絡が発生し、絶縁油が高温で分解して可燃性ガスが生成されます。これが空気と混合して爆発性混合物となる場合や、接触抵抗の増大による局所的な過熱が、油の燃焼・爆発の原因となることがあります。

おわりに｜V結線とは？三相変圧器（トランス）を行う結線方式について

今回のQ&Aでは、三相変圧器の運用において注目されるV結線方式の基本概念、メリット・デメリット、そして応用例について詳しく解説しました。読者の皆様の疑問解消にお役立ていただければ幸いです。技術的なポイントを押さえた上で、実際の設計や運用時の判断材料としてぜひご活用ください。

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