「エアコン等の２００V 電源について」中性点を使わず電位差を生む仕組み

一般家庭の壁コンセントは100Vと200Vの交流が来ていることはご承知だと思います。

この交流電源は、配電用の変圧器から6600V/200Vに降圧されて各家庭に届けられています。

変圧器の2次側からは、３本の導線が引き出されており、200Vの中心部を接地（コールド）することで100Vを2回線、200Vを一回線使用できるようになっています。

そして、交流の電源の波形が1相（１つの波形）であるため、このような受電方法を「単相三線式」と呼んでいます。

言葉だけで説明すれば少し想像しがたいと思います。

なんとなくこの単相三線式の仕組みについては知っているつもりでも、主に200V電源について、これは中性点を基準にしていないために、どのような仕組みで電源が供給されているのか？と疑問に思う方がいると思います。

今回はこちらについて焦点をあて、簡単に図解でまとめたいと思います。

※交流電源の基礎とアースについてはコチラでまとめています↓

単相三線式

屋外の柱上変圧器からは200Vに降圧された電源が供給されますが、図のように変圧器2次側の中性点で接地された導線が一本付け足されているので、中性点を基準とした100Vの交流電源が２つとれることになります。

コンセントは、長い方の穴が中性点（0V）になります。もう片方の短い方の穴が100V交流が印可されてます。

少し細かくなりますが、上の段と下の段では交流電圧の位相が180度ずれた形になります。

図のように、中性点を介さずに2線間の電圧を取り出すと200Vの交流が使用できます。

これはつまり、電圧が+100V～－100Vを行き来する事になるので、200Vになる訳ですね。

コンセントの穴には中性点がありません。どちらとも100V交流電源が印可されています。ただし、こちらも位相が180度ずれています。ここが200Vの電位差を生み出すポイントです。

一般的に交流電源は極性が無いといわれていますが、厳密にいえば存在しています。

図のように、中性点（接地0V）を基準に+100V～－100Vを行き来します。

+100Vの時は+から0Vへ、－100Vの時は0Vから－100Vへ、と電流が流れます。つまり、基準点である0Vの極性が、+100Vの時は－になり、－100Vの時には＋になる訳です。電源の周波数が50～60Hｚ（西は60、東が50）なんで、1秒間に周波数の数×２回高速に極性が変わってるんですね。

図の実践が単相三線図上段の100Vとすると、下段の100Vは点線になります。

図のように、中性点がないので、単に+100V～－100Vを行き来します。

前途した通り、+100V～－100Vの間が200Vになるのですが、「どこを基準点にするか」がポイントになってきます。

前途したように、コンセントの2つの穴には両方とも図のような180度位相のずれた100V電源が印可されています。

はい、感の言い方はもうおきづきかと思いますが、こちらもコンセントの穴の２つの間で極性が高速で切り替わっています。理由は次のとおりですね。

100Vでは中性点である0Vの導線が基準になっていましたが、200Vではそれが存在しません。

それではなにを基準にして電位差を生み出すか？

そうです、左右の穴の位相が180度ずれている、つまり、「刻々と変化するお互いの電圧の値を基準とする」のです。

図の実線が左の穴としましょう、点線は右の穴とします。実線が+100の時、点線は－100Vでしょう。この時、互いが基準となりますので、電位差が200Vとなる訳です。つまり、+の左から－の右へ電流が流れるのです。

点線が+100Vの場合は逆のパターンになりますね。

このように200Vは生み出されており、極性も100Vと同じく高速で変化しているのです。

ここでよくある質問が、「180度ずれるから打ち消しあって0Vになるんじゃない？」です。これはいい質問ですが、答えはNOです。

簡単な話で、同じ導線上に電圧が発生している訳ではないからです。

以上、考え出すと気になる「200V電源の仕組み」についてまとめてみましたが、どうでしょう、自分で書いてなんですが、目からウロコじゃないでしょうか？

どうしても中性点を基準に電路が形成されていると考えがちなので、例えば第2種電気工事のテキストで目にする単相三線回路の200Vを目にしたとき、ある程度知識のある方なら「なんで？コールドつながってないけど。。」とすこしもやもやした気持ちになったと思います。

今回の記事で、もやもやが晴れてくれたら幸いです。