電線② 電線が三本あるのはなぜ？
引き続き電線のお話になります。
前回電線① 電線には種類がある？高圧線と低圧線では、電線には高圧線と低圧線があるという説明を致しました。
そして高圧電流は中柱変圧器で変換され、低圧電流になる、ということでしたね。
さて、今回のテーマは「なぜ電線は三本セットなのか？」です。
これについては、まず大事な前提を理解しないといけません。
それは、『送電に使われるのは三相交流である』ということです。
交流とは？
三相交流が何かを知る前に、そもそも交流とは何か？を知っていきましょう。
電気の性質には二つ種類があります。それが、直流と交流です。
直流とは電流も電圧も変化せず、一方向のみに流れることを言い、
交流とは、電流と電圧を変化させながら流れることを言います。
グラフで見ると両者の違いが分かりやすいかと思います。
ちなみにこの場では交流の原理は説明しません。
難しいことは考えず、電線に流れている電気は「交流だ」とだけ理解していただければ大丈夫です。
また、交流の特徴として「扱いやすい」「変圧器で電圧を変えるのが簡単」「長距離送電が可能」などがあります。
(直流と交流の特徴をもっと詳しく知りたい方はTCSコラム「直流とは？交流とは何が違う？」をご覧ください)
ちなみに波形の行って帰ってくるまでを一周期と呼び、一秒間の周期数は周波数と呼ばれます。
50HZとは、一秒間に行って帰ってを50回繰り返しているということです。
東日本は50HZ、西日本は60HZというのはどこかで聞いたことがあるのではないでしょうか。
(この詳細に関してはTCSコラム「日本の周波数が東日本と西日本で違うのはなぜか」をご覧ください)
三相交流のメリット
さて、交流について知ったところで、三相交流について見ていきましょう。
電線に流れているのは、交流の電気です。
対して三相交流とは字の通り、これが三つ集まったものです。と、これだけで何となく電線が三本ある理由が分かってしまいますね。
三相交流は、交流の波形をちょっとずつずらしたもの(正確には120度)を3つ送り出すことを指します。
なぜわざわざ一つの交流電源でなく、三つに分けるのかと疑問に思われるかもしれませんが、これにも理由があります。
端的に言えば、非常ににお得なのです。
（１）安全性が高い
まず、交流自体が扱いやすく、長距離の送電に向いているという性質があることは、上記でご説明しました。
そのうえで大きな交流電源を三つに分けて発電するので、発電機負担が小さくて済みます。
一回に大きな電気を作ることと、大きな電気を三つに小分けして作るのでは、明らかに負担が違いますよね。
結果、発電機の耐久も安全性も上がるため、送電の安全性が高まります。
（２）コストパフォーマンスに優れる
三相交流はその特性上、本来は6本必要な電線も、半分の3本で済みます。
原則として、電気というのは通り道が確保されなければ流れることはありません。(これは次回の第3部にて解説します)
ですので、本来は3本の電気が行って帰ってくるためには、倍の6本の電線が必要になります。
しかし、ここで先ほどの三相交流のグラフを見てください。
よく見ると、全ての瞬間において、電圧を足した値が0になっていることに気づくかと思います。
やや複雑になるため今回は原理の詳細を省きますが、この全ての瞬間に０になるという特性を活かすことで、6本の電線を3本に収めることができます。
(なぜ省略できるのか？を詳しく知りたい方は、配電編2.5「送電線が三本で済む理由は？」をご覧ください。)
そんなわけで本来6本必要な電線も半分で済むわけですから、非常にコストパフォーマンスが良いのです。
発電機負担も少なく、より安全で、しかもコストパフォーマンスも抜群とくれば、3本セットで使うほかないですね。
まとめ
ということはそう、3本の電線にはそれぞれ「ちょっとずつずれた」交流の電気が流れていたのです！
「なぜ電線は三本セットのなのか？」の答えは「1本にまとめるより3本のほうが効率がいいから」ということになります。
お分かりいただけましたでしょうか？
さて、電線編は次回にて最後になります。
次回のテーマは「なぜ鳥は感電しないのか？」です。
普段鳥たちは電線に気軽に留まっていますが、考えればなぜ感電しないのでしょう。不思議ですよね。
この疑問を解消しつつ、電気の性質について理解を深めていきましょう。
＞＞電線③ 鳥はなぜ感電しない？電気の性質のおはなし【TCSコラム】
東北制御でした。
