対称成分

対称成分法

非平衡電力システムでは、電圧、電流、および位相インピーダンスは通常不等しくなります。このようなシステムを分析し解決するためには、対称成分法（または三成分法）が効果的なアプローチを提供します。この手法は、非平衡三相システムに関連する複雑な問題を簡略化します。任意の相数のシステムに適用可能ですが、主に三相システムで使用されます。

この過程は、非平衡三相システムを対称成分に分解し、その結果を実際の回路に戻すことを含みます。対称成分は3つのタイプに分類され、正序成分、負序成分、零相成分があります。

以下の図に示すように、非平衡電圧ベクトルシステムを考えましょう。ベクトルがVa、Vb、Vcと表記され、位相順序がVa、Vb、Vcであると仮定します。正序成分の場合、位相順序はVa、Vb、Vcのままです。一方、負序成分は位相順序がVa、Vc、Vbとなり、これは通常の位相順序とは逆になります。

正序成分正序成分は3つのベクトルから成ります。これらのベクトルはいくつかの重要な特性を持ちます：大きさが等しく、互いに120°離れており、元の非平衡ベクトルと同じ位相順序を持っています。つまり、元の非平衡三相システムの位相順序が例えばVa、Vb、Vcであれば、正序成分も同じ順序でVa1、Vb1、Vc1となります。以下の図は、非平衡三相システムの正序成分を示しており、ベクトルの大きさの均一性と正確な角度間隔を明確に示しています。この成分は、対称成分法を使用した電力システムの解析において重要な役割を果たし、非平衡システム内でのバランスの取れた正常な動作を表現します。

負序成分

負序成分は3つのベクトルから成ります。これらのベクトルは次の特性を持ちます：大きさが等しく、互いに120°離れており、元の非平衡ベクトルの逆の位相順序を持っています。例えば、元の三相システムの位相順序がVa−Vb−Vcであれば、負序成分の順序はVa−Vc−Vbとなります。

この位相順序の逆転は、電力システムの解析において重要な意味を持ちます。負荷の不均衡、電気機器の過熱、回転機械のトルクパルスなどの原因となる可能性があります。以下の図は、負序成分を視覚的に示しており、大きさの等しさと反時計回り（通常の順序とは逆）のベクトル配置を強調しています。負序成分の挙動を理解することは、非平衡三相電力システムの診断と問題の軽減に不可欠です。

零相成分

零相成分は3つのベクトルから成ります。これらのベクトルは同じ大きさを持ち、特に位相のずれがありません。つまり、零相成分のすべてのベクトルは完全に位相一致しており、正序成分や負序成分のように120°離れているわけではありません。この零相成分の特性は、特に単線接地障害などの異常状況を示す故障検出と保護に関する電力システムの解析において重要な意味を持ちます。

以下の図は、零相成分を明確に視覚的に示しており、これらのベクトルが角度間隔がないため、大きさが等しいながらも一致している様子を示しています。対称成分法を使用して非平衡三相システムを総合的に解析するためには、零相成分の挙動と特性を理解することが不可欠です。