電圧を均等化するバランサってどんな仕組み？

単相3線式で、200Vの電圧を2つの100Vにわけて供給する配電方式では、電圧の不平衡を防止するため、バランサを使用しています。バランサは、同じ巻数の変圧器の一次と二次側で電圧・電流の大きさがすべて同じ値となる仕組みを利用しています。

各配電線の抵抗を5Ωとした以下の配電の回路では、20Ωと10Ωにかかる電圧は異なります。家庭の電気機器の場合、こうなると61Vの電圧側で電圧が不足して上手く機能しなくなってしまいます。

もし、この配電回路で、以下のようにアースに電流が流れていなかった場合、二つの抵抗間の電圧は同じ値となります。

つまり、先ほどの配電回路においても、アースに電流を流さず、上下の配電線のに流れる電流の大きさを同じにすることで、20Ωと10Ωの抵抗にかかる電圧を同じにしようというのがバランサの仕組みです。

この機能を満たす機器として同じ巻数の変圧器が使用されます。同じ巻数の変圧器は、一次と二次側の電圧・電流の大きさが必ず同じ値となります。

一次側の下側の配線と二次側の上側の配線を繋げば、α：2α：α＝１：２：１の電流の割合を流す機器となります。

両端に電圧がかかった場合、変圧器は以下のように完全に同じ電位差がなくなるまで電流が流れます

これを先ほどの10Ωと20Ω間の電圧が不平衡な回路に以下のように接続します。

抵抗(20Ωと10Ω)間で発生しようとする電位差によって変圧器に電流が流れ出し、変圧器の両端の電圧が平行に近くなると、抵抗(20Ωと10Ω)間の電位差が等しくなり、アースに電流が流れなくなります。

このようにしてバランサは、抵抗負荷間(10Ωと20Ω)の電位差が発生しようとすることを利用して変圧器側に電流を流し、変圧器が抵抗負荷間の電位差をなくします。

各電流の計算方法は、この仕組みを利用して、以下の方程式を解くことで得ることができます。