スコット変圧器（T結線変圧器）は、三相電源から位相が90度異なる二つの単相回路を取り出す相変換用変圧器です。二次側の二回路へ同程度の負荷を配分すれば、一次側の三相電流を平衡させやすくなります。溶接機、電気炉、大容量単相負荷、非常用発電機の単相負荷供給などで使われますが、二つの二次回路は並列接続できず、片側へ負荷が偏れば三相側も不平衡になります。
先に結論｜単相を二回路へ分け、両方を同程度に使う
スコット結線は、主座変圧器とT座変圧器の巻数・接続を組み合わせ、三相から二相交流を得る方式です。実務では、二相交流の各相を独立した単相回路として使い、大きな単相負荷を二群へ分けます。
負荷が平衡し、力率も近ければ一次側三相電流をほぼ平衡にできます。スコット変圧器を設置するだけで自動的に平衡するのではなく、二次側の各回路へ実際のkVAと運転時刻を均等に配分することが条件です。
| 方式 | 出力 | 向く場面 | 主な注意 |
|---|---|---|---|
| 単相変圧器1台 | 単相1回路 | 比較的小さい単相負荷 | 接続相への負荷偏り |
| 三相変圧器から単相分岐 | 複数の単相分岐 | 照明・コンセント等 | 相ごとの実負荷配分 |
| スコット変圧器 | 位相が90度異なる単相2回路 | 大容量単相負荷を二群に分ける場合 | 二回路の平衡、並列不可 |
仕組み｜主座とT座で三相を二つの単相出力へ変換する
日本電気技術者協会は、単相変圧器2台を使うスコット結線の原理として、一方の一次巻線中点と、もう一方の一次巻線に設けた約0.866位置のタップを用いる接続を示しています。これにより、二次側に大きさが等しく位相が90度異なる二つの電圧を得ます。
市販のスコット変圧器では一体形の機器として提供される場合があります。内部結線を現場で一般の三相変圧器へ変更して作るものではありません。一次電圧、二次電圧、周波数、絶縁、温度上昇、設置環境を指定して製作仕様を確認します。
二次側二回路は並列にできない
二つの単相出力は位相が90度異なるため、同じ電圧でも並列接続できません。出力を合流させて一つの単相大容量回路にする使い方は避け、各回路を独立した負荷群へ供給します。
ダイヘンは、二次側の各回路の負荷を平衡させ、容量の片側偏重を避けることを注意点として示しています。設備台数が奇数、休止設備が多い、工程によって一方だけ運転する場合は、日別・時間別の運転組合せまで確認します。
容量は合計kVAだけでなく、片側の最大負荷で確認する
総容量に余裕があっても、片側回路が定格を超えればその巻線は過負荷です。各負荷の定格kVA、力率、始動・突入電流、使用率、同時運転を二群に分け、片側ごとの最大需要を算出します。
溶接機のように短時間・変動負荷が大きい設備は、銘板kVAの単純合計だけでなく、使用率や機器メーカーの変圧器選定条件を使います。将来増設は二回路それぞれへ割り振り、片側だけの余裕を全体余力と見なさないでください。
- ✓一次・二次電圧、周波数、総容量と片側容量
- ✓負荷ごとのkVA・力率・使用率・運転時刻
- ✓二回路の最大同時負荷と偏り
- ✓始動・突入電流と電圧降下
- ✓将来増設をどちらの回路へ接続するか
保護と配線｜一次三相と二次2回路を別々に設計する
一次側は三相の過電流・短絡保護、二次側は二つの単相回路ごとに遮断器、配線、接地、漏電保護を設計します。片側だけの事故を他方へ波及させないため、二次側の保護を独立させ、変圧器一次側のOCR・PFと協調させます。
中性線・接地方式、二次電圧、極性、端子記号はメーカー図面を優先します。一般の単相3線式や三相4線式と同じ感覚で端子を共通化せず、二次回路をまたぐ制御電源・計測・切替回路がないか確認します。
非常用発電機と組み合わせる場合
非常用発電機の三相出力から多数の単相防災負荷へ供給する用途でもスコット結線が使われます。平常時と停電時で負荷群が変わる場合は、停電時だけ片側へ負荷が集中しないようにします。
発電機容量、始動順序、瞬時電圧降下、ATS、スコット変圧器の突入電流、二次側短絡電流を一体で確認します。非常用負荷の優先順位と遮断手順も二回路ごとに整理します。
見積で揃える資料とよくある質問
見積には、単線結線図、負荷一覧、運転パターン、一次・二次電圧、容量、設置場所、冷却・騒音、搬入、保護協調、計測点を添えます。一般変圧器との価格差だけでなく、二次盤、幹線、保護、将来増設を含む総額で比較します。
Q.片側が空いていれば、もう片側で全容量を使えますか？
A.片側巻線の定格とメーカー仕様を超えられません。総容量だけで判断しないでください。
Q.二つの出力を並列にして大きな単相負荷へ使えますか？
A.位相が異なるため並列接続できません。負荷を二群へ分ける設計が必要です。
POINT
この記事のまとめ
スコット変圧器は、三相から位相の異なる単相2回路を取り出し、両回路の負荷をそろえることで一次側の三相不平衡を抑える設備です。二次回路は並列にせず、片側容量、運転時刻、保護・接地、非常用運転まで二回路別に確認してください。
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参考にした一次情報
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