😰 こんな悩み、ありませんか？
- 並行運転の条件が4つもあって覚えられない
- なぜその条件が必要なのか理由が分からない
- 「極性」や「位相」の意味がピンとこない
- 条件を満たさないと何が起こるのか想像できない
📌 この記事の結論
並行運転の条件は「同じ向き」「同じ電圧」「同じ性格」「同じタイミング」の4つ。2人で荷物を運ぶときと同じで、息が合わないとケンカ（循環電流）が起きます！
📚 前提知識： この記事を読む前に「三相変圧器の結線」を読んでおくと理解が深まります。用語は「変圧器の用語辞典」で確認できます。
変圧器シリーズもいよいよ最終回です！
今回のテーマは「並行運転」。2台以上の変圧器を同時に動かして、大きな電力を送るための技術です。
でも、変圧器を並べればOKというわけではありません。条件を満たさないと、変圧器同士がケンカして壊れてしまうこともあるのです。
この記事では、4つの条件を「2人で重い荷物を運ぶ」たとえ話で、直感的に理解できるように解説します！
目次
🔌 そもそも「並行運転」って何？
並行運転とは、2台以上の変圧器を並列につないで、同時に運転することです。
なぜ並行運転が必要なの？
✅ 並行運転の3つのメリット
- 大容量化：1台では足りない電力を、複数台で供給できる
- 信頼性向上：1台が故障しても、他の変圧器で運転継続
- 効率的な運用：需要が少ないときは1台だけ運転して省エネ
☕ たとえ話：2人で重い荷物を運ぶ
一人では持てない重い荷物も、二人で持てば運べますよね。でも、二人の息が合っていないと大変なことになります。片方が急に走り出したり、違う方向に進もうとしたら、荷物を落としたりケガをしたりします。変圧器の並行運転も同じです。「息を合わせる」ための条件が4つあるのです。
条件を満たさないと何が起こる？
4つの条件を満たさずに並行運転すると、循環電流という厄介な電流が発生します。
⚠️ 循環電流とは
負荷に電力を送らず、変圧器同士の間をグルグル流れる無駄な電流のこと。この電流が流れると、変圧器が過熱したり、効率が悪くなったり、最悪の場合は故障します。
つまり、4つの条件は「循環電流を起こさないため」に必要なのです。
① 極性が同じ
最初の条件は「極性が同じ」です。
これは最も重要な条件で、守らないと大事故につながります。
「極性」ってなに？
極性とは、電圧の「向き」のことです。
変圧器には一次側と二次側がありますが、電圧が上がる瞬間・下がる瞬間が同じ向きかどうかを表しています。
☕ たとえ話：シーソーの向き
2人でシーソーに乗るとき、同じ側に座ったらバランスが取れませんよね。片方が上がるとき、もう片方も上がってしまう。変圧器の極性が逆だと、電圧が「足し算」ではなく「引き算」になったり、最悪の場合は2倍の電圧が発生して短絡事故を起こします。
極性が逆だとどうなる？
🔥 極性が逆の状態で接続すると...
二次電圧が 2倍 になり、大きな短絡電流が流れる
→ 変圧器が焼損・爆発する危険性！
だから、極性の確認は並行運転の絶対条件なのです。
💡 実務での確認方法：変圧器の端子には「●」や「U」「V」などの記号がついています。同じ記号どうしを接続すれば極性が揃います。
② 巻数比（変圧比）が同じ
2つ目の条件は「巻数比が同じ」です。
巻数比が違うと、二次電圧に差が生まれ、循環電流が流れてしまいます。
なぜ巻数比が同じでないといけないの？
☕ たとえ話：身長差のある2人で荷物を運ぶ
身長が違う2人で大きな板を運ぶと、どうなりますか？板が傾いて、背の高い人に負担が集中しますよね。変圧器も同じで、巻数比が違うと「電圧の高い方」から「電圧の低い方」へ電流が流れ込み、バランスが崩れます。
巻数比が違うとどうなる？
例えば、2台の変圧器を並列接続したとき：
📝 例：巻数比が違う2台を並列接続
変圧器A：二次電圧 = 210V
変圧器B：二次電圧 = 200V
電圧差：210V − 200V = 10V
→ この10Vの差が、変圧器間に循環電流を発生させる！
わずか10Vの差でも、インピーダンスが小さい変圧器では大きな循環電流になります。
🎯 試験のポイント
実務では巻数比が完全に一致するのが理想ですが、多少の差（±0.5%程度）は許容されることもあります。ただし試験では「巻数比が同じ」と覚えておけばOKです。
③ 百分率インピーダンス（%Z）が等しい
3つ目の条件は「%Zが等しい」です。
これは「性格が似ている」と言い換えると分かりやすいです。
%Zってなに？（復習）
%Z（百分率インピーダンス）は、変圧器の試験で学んだ通り、「電流の流れにくさ」を表す値です。
💡 復習：%Zが大きい変圧器 = 電流が流れにくい（「頑固」な性格）
%Zが小さい変圧器 = 電流が流れやすい（「素直」な性格）
なぜ%Zが同じでないといけないの？
☕ たとえ話：走るスピードが違う2人
荷物を一緒に運ぶとき、一人は早く走りたがり、一人はゆっくり歩きたがったら大変ですよね。速い人（%Z小）に負担が集中して、疲れ果ててしまいます。変圧器も同じで、%Zが小さい方に電流が集中してしまうのです。
負荷分担の公式
%Zが違う2台の変圧器を並行運転すると、負荷は次のように分担されます：
負荷分担の法則
負荷分担は %Zに反比例 する
PA : PB = %ZB : %ZA
📝 例：%Zが違う2台の負荷分担
変圧器A：容量 100kVA、%Z = 4%
変圧器B：容量 100kVA、%Z = 8%
負荷分担比：PA : PB = 8 : 4 = 2 : 1
→ 変圧器Aに2倍の負荷が集中！（過負荷の危険）
同じ容量の変圧器でも、%Zが違うと均等に負荷を分担できないのです。
④ 位相が一致（三相の場合）
最後の条件は「位相が一致」です。
これは三相変圧器の場合に特に重要な条件です。
「位相」ってなに？
位相とは、電圧の波形の「タイミング」のことです。
交流は波のように上がったり下がったりしていますが、その波の山と谷のタイミングが揃っているかどうかを表します。
☕ たとえ話：ブランコを押すタイミング
ブランコを押すとき、前に行くタイミングで押せばどんどん高く揺れますよね。でも後ろに来たタイミングで押すと、ブランコは止まってしまいます。変圧器も同じで、電圧の「押すタイミング」が揃っていないと、エネルギーが打ち消し合ってしまうのです。
なぜ位相がズレるの？
三相変圧器では、結線の組み合わせによって位相がズレることがあります。
| 結線の組み合わせ | 位相差 | 並行運転 |
|---|---|---|
| Y-Y と Y-Y | 0° | ⭕ 可能 |
| Δ-Δ と Δ-Δ | 0° | ⭕ 可能 |
| Y-Δ と Y-Δ | 30°（同じなら0°） | ⭕ 可能 |
| Y-Y と Y-Δ | 30° | ❌ 不可 |
| Δ-Δ と Y-Δ | 30° | ❌ 不可 |
🎯 覚え方
「同じ結線どうし」なら並行運転OK！
Y-YとY-Y、Δ-ΔとΔ-Δ、Y-ΔとY-Δ のように、同じ組み合わせなら位相が揃います。異なる結線を組み合わせると30°のズレが生じて並行運転できません。
📋 4つの条件を一覧表で確認
ここまでの内容を表にまとめます。試験直前の確認にも使ってください！
| 条件 | イメージ | 守らないと？ |
|---|---|---|
| ① 極性が同じ | 同じ向きに進む | 短絡事故・変圧器焼損 |
| ② 巻数比が同じ | 同じ身長で板を運ぶ | 循環電流が発生 |
| ③ %Zが等しい | 同じペースで走る | 負荷分担の不均衡 |
| ④ 位相が一致 | 同じタイミングで押す | エネルギーの打ち消し |
🎯 最強の覚え方
①同じ向き（極性）
②同じ電圧（巻数比）
③同じ性格（%Z）
④同じタイミング（位相）
「2人で息を合わせて荷物を運ぶ」イメージで完璧！
📌 まとめ｜変圧器シリーズ完結！
この記事のポイント
- 並行運転とは、2台以上の変圧器を並列に接続して同時に運転すること
- 条件を満たさないと循環電流が発生して効率が下がる or 故障する
- 4つの条件：極性が同じ / 巻数比が同じ / %Zが等しい / 位相が一致
- 覚え方：「同じ向き・同じ電圧・同じ性格・同じタイミング」
- %Zが違う場合、負荷分担は%Zに反比例する
お疲れ様でした！これで変圧器シリーズ全7回が完結です。
変圧器は電験三種の機械科目で頻出のテーマです。基本原理から始まり、基本式、等価回路、損失と効率、試験、三相結線、そして並行運転まで、すべてつながっています。
何度も復習して、試験で自信を持って解答できるようになってくださいね！
📚 変圧器シリーズ全記事一覧
- 1-1. 変圧器の基本原理
- 1-2. 変圧器の基本式
- 1-3. 等価回路とベクトル図
- 1-4. 変圧器の損失と効率
- 1-5. 変圧器の試験
- 1-6. 三相変圧器の結線
- 1-7. 並行運転の条件 ← 今ここ！
📖 用語が分からないときは → 変圧器の用語辞典
🎉 変圧器マスターへの道、完走おめでとうございます！
ここまで学んだ知識は、必ず試験で活きます。
自信を持って本番に臨んでくださいね！