三相短絡曲線

三相短絡曲線（さんそうたんらくきょくせん、）は、同期機（主に同期発電機）の特性を示す重要な曲線の一つである。発電機の端子を三相短絡した状態で回転させ、界磁電流と電機子電流（短絡電流）の間の関係を表したものである。

 概要 
同期発電機の特性を把握するためには、無負荷飽和曲線とこの三相短絡曲線の2つが必要となる。一般に、同期発電機は内部インピーダンスが大きいため、出力の変化による電圧変動率が大きいという特性を持つ。三相短絡曲線は、この内部インピーダンスの主成分である同期インピーダンスを算出するために用いられる。

 曲線の特徴 
三相短絡曲線は、界磁電流  に対して電機子短絡電流  をプロットすると、原点を通るほぼ直線になるという大きな特徴がある。

無負荷飽和曲線が磁気飽和（界磁電流を増やしても磁束が増えにくくなる現象）によって頭打ちの曲線になるのに対し、短絡曲線が直線になる理由は以下の通りである。

 電機子反作用の影響: 短絡状態では、電機子巻線に流れる電流は端子電圧に対して位相がほぼ  遅れた遅れ電流となる。この電流による電機子反作用は、主磁束を打ち消す方向（減磁作用）に強く働く。
 磁気飽和の回避: 強烈な減磁作用により、鉄心内部の有効磁束は非常に低いレベルに抑えられる。そのため、界磁電流を増加させても鉄心が磁気飽和を起こさず、界磁電流と短絡電流が比例関係を維持する。

 同期インピーダンスと短絡比 
三相短絡曲線からは、発電機の電気的性能を測る重要な指標が得られる。

 同期インピーダンス 
ある界磁電流における無負荷時の相電圧  と、同じ界磁電流における短絡電流  から、同期インピーダンス  は次のように求められる。

 短絡比 
短絡比（たんらくひ、short-circuit ratio） は、発電機の安定度や電圧変動の度合いを示す無次元数であり、以下のように定義される。

 ：無負荷で定格電圧を発生させるのに必要な界磁電流
 ：三相短絡状態で定格電流を流すのに必要な界磁電流

短絡比が大きい機械は、同期インピーダンスが小さく、電圧変動率が小さい。また、過渡安定度が高いため、長距離送電や大容量機に適している。

 試験方法 

 発電機の出力端子を三相一括で短絡する。
 発電機を定格速度で回転させる。
 界磁電流をゼロから徐々に増加させ、その時の界磁電流  と電機子電流  を記録・プロットする。

 脚注 

 関連項目 

 同期機
 無負荷飽和曲線
 電機子反作用
 同期インピーダンス

Category:発電機