三相交流から120°位相の違う二相を取り出して降圧すると家庭用コンセントになる。家庭用コンセントは単相3線で100vと200vを取り出すことができる。
….？？？？？？
位相が120°ズレた2本を取り出して、家庭では100vと200vが取り出せる(位相が180°ずれた)波形を取り出している？？(位相をずらした？なにか合成した？でも2本から取り出している？？）
何を言っているかわからないと思うが、自分でも何を言っているのかわからない(何を言っているかわかった人は同じ考えにハマってる気がする)
これが気になって夜しか眠れません！！
そんなわけで、これに対していろいろと調べて自分なりに考察してみたメモです。(電気の専門家ではないため、誤りなどあるかもしれません。あんまり信じないほうがいいです。また、誤りがあれば教えていただけると幸いです。)
考察
① 電線(高圧)の電圧
② 2線(赤・青)を取り出し
(この2本の位相差は120°)
③ 2線(赤・黒)の差分(電位差)
紫 = 青 – 赤
=> これが実効値200vの交流波形
④ 紫を更に半分だけ降圧したもの、全部降圧を取り出す
(この表現はよくなさそう。。 次の変圧器の説明で右の図に対応)
⑤ 黄を基準として見たときの緑と紫の変動
(黄色を基準として見たときに紫と緑は位相が180°異なる100vの交流波形)
右の波形を書くために作った
Pythonプログラム: 三相交流を理解するために書いたプログラム
ポイント
- 三相から単相(2本)を取り出した時点で位相差120°のことは考えない。
- 電位差だけ見ればキレイなsin波
- 200Vの交流の中間を取り出してGNDとする
- (ﾁｮｯﾄﾅﾆｲｯﾃﾙｶﾜｶﾝﾅｲ)
- 家庭には対地電圧150V以下しか引き込めない。
- 対地電圧はそれぞれ(GNDから見たら100vだからok)
変圧器
少しだけ変圧器についても考えてみる。以下の変圧器は(自分が理解しやすいように)2つに分けて書いてあるが、1つにまとめられる(はず)。
最終的に家庭のブレーカーには単相3線の 紫:黄:緑 の3本が家庭のブレーカーに引き込まれ、100vで使用する際にはGNDと他の1本、200vを使う場合にはGND以外の2本を使います。めでたし！
まとめ
自分自身、電気を専門に学んだ経験がなく書いてあることが正しいとは限りません。また誤りに気づいた際にはご指摘ただけると助かります。
2晩くらい考えてましたが納得のできる解説を見つけることができずに苦労しました。それでも納得ができる答えにたどり着けたのでめでたし。これでお昼もぐっすり眠れます！
参考資料
Yahoo知恵袋で同じように悩む質問
最初の考え方が違っています。三相交流は赤-青 青-緑 緑-赤この線間で波形をグラフ化するので①のグラフのように200Vの電圧波形が120°位相がずれた状態になります。赤線青線緑線1つの線に対して1つの波形ではなく赤-青 青-緑 緑-赤の1つの線間に対して1つの波形です。なので赤-青のみだと1つの位相を取り出していることになるので波形としては200Vの単相波形（合成などせずとも③のグラフの形になる）になります。ちなみに位相が180°ずれているというのも間違いで位相はずれていません。しかし波形を観測する基準をGND（黄）にするとGNDからは紫-黄+100V、緑-黄-100Vに見えるため位相が180°反転したように感じるグラフ⑤が描かれてしまいます。緑を基準にしてグラフを書くとまず緑-紫で200Vの波形が描かれます。次に緑-黄で100V波形のグラフを描きます。このグラフでは振幅が半分の同じ位相のグラフが描かれるはずです。最後に黄-紫の100V波形を描くと緑-黄のグラフと全く同じグラフになるはずです。最後のグラフを180°反転させるには紫-黄と測る基準を逆にしてあげます。
また、トランスの考え方はあっているのですが、実際には左の図のようになり、200Vになる巻き数の半分（つまり6600Vから見ると100V）のところから配線を取り出してGND（0V基準とする地面、地球のことｗ）とつないで地面から見て+100Ｖ、-100Ｖだから対地面電圧150Ｖ以下だけどGNDを除いた2本をで200Ｖとれるという形になっています。トランスとしては100V取り出せる巻き数を2個直列につないだってかんじですかね…（解りにくかったらすいません
コメントありがとうございます。文章だけで非常にわかりやすい解説助かります。どのコメントもご指摘の通りだと思います。
頂いたコメントは大きく3つの点かなとおもいまして
1. 赤-青を見ると波形は200Vの単相波形
2. 緑と紫の位相が180°ずれているは誤り
3. トランスは実際には左図の右側の中央を接地しているような形になっている
1. について、「①のグラフのように200Vの電圧波形が120°位相がずれた状態」「合成などせずとも③のグラフの形」どちらもその通りなのですが、私はここの部分が容易に想像できず、三相のうち二層を取り出すと200Vが得られる。を段階的に表現したつもりでしたが誤解をまねく表現だったかと思います。(特に③の図はGND(横線)を赤、波形を青にするとより正確だったかと思います)
赤-青を合成(?)などもちろんしておらず、赤から見た青の電圧を赤と青の差分と理解しています。
(また、電線の図で使っている紫と波形の紫で意味が統一できていないのも良くなかったと反省しております)
2. について、「200Vの単相波形が取れているだけで位相はずれていない。」もおっしゃるとおりだと思います。ここで自宅のブレーカーを見たときにN(基準)から見たときにそれぞれ+100V, -100Vに見える。そのためGND以外の2本から200Vが取れる。と説明するとわかりやすいかと思い「位相が180°異なる100vの交流波形」と表現していました。(ポイントと記載した項目にも、”200Vの交流の中間を取り出してGNDとする”と記載しています)
3. については “以下の変圧器は(自分が理解しやすいように)2つに分けて書いてあるが、1つにまとめられる(はず)。”の記載の通りですね。
専門の方からコメントをいただけてとても助かります。コメント頂いた内容を考えることでさらに理解を深めることができました。
もし私の理解に誤りがあれば再度ご指摘いただけるとありがたいです。