「単相電源」と「三相電源」は一体何が違うのか詳しく解説してみた

電気には、乾電池やバッテリーなど電圧と電流の向きと大きさが変化しない電気の流れから送られてくる「直流」と建物の壁に取り付けられているコンセントから送られてくる「交流」の2種類があり、使用する電気機器により使い分けしています。

さらに、「交流」には「単相」と「三相」があります。今回は「単相」・「三相」の違いを解説していきます。

「交流」とは

「交流」は、周期的にプラスとマイナスが入れ替わって流れてくる電気のことです。

1秒間にプラスとマイナスが入れ替わる回数を「ヘルツ（Hz)」という単位を使用して表します。例えば、１秒間に100回入れ替わる場合は100Hzと表します。

日本で使用されている交流は、東日本の地域では、「50Hz」を使用していて、西日本の地域では、「60Hz」を使用しています。
先述した通り、建物の壁などに取り付けられているコンセントから流れてくる電気は「交流」です。そして、交流には主に一般家庭で使用される「単相」と工場や大型店舗などで使用される「三相」があります。
では、ここからは「単相」・「三相」それぞれについて解説します。

「単相」とは

主に家電製品を使用する一般家庭で使用される電気で、電圧は、100Vと200Vの2種類があり、100Vは照明器具、掃除機など比較的電力の消費が少ない家電製品に使用されています。
200Ｖは、IHクッキングヒーターや電気温水器、大型エアコンなどの家電製品に使用されています。
100V・200Vを使用する際に配線方式も理解する必要があります。
単相電源の配線方式には、「単相２線式」と「単相３線式」の２種類があります。

「単相２線式」とは

昔の一般家庭で多く用いられていた配線方式で、電圧線1本と中性線1本の合計2本を使って電気を送る方式で100Vの電圧しか使えません。通常、コンセントの穴の数は２つですが、アースを組み込んだコンセントの場合穴が1つ増え3つです。

「単相３線式」とは

最近の一般家庭で多く使われている配線方式で、3本の電線で電気を送ります。3本のうち、真ん中の線は中性線といい、その他上下2本の線を電圧線といいます。中性線とその他どちらかの電圧線をつなぐことで100Vの電圧を使用することができ、上下の電圧線をつなぐと200Ⅴの電圧を使用することができます。使用する家電製品によって100Vと200Vを選んで使用することができます。3本の電線を使って電気を送るので通常コンセントの穴の数は３つですが、アースを組み込んだコンセントは単相２線式の場合と同じく穴が１つ増えて４つです。

200Ｖの電気機器を使用するには

「単相２線式」を使用している場合は、200Ｖ対応の電気機器を使用することができないので、単相3線式にする工事が必要です。屋外の電柱から屋内の分電盤まで、単相3線式を使用している場合は、屋内の電気工事だけで200Ｖを使用することができます。
しかし屋外の電柱から屋内の分電盤まで単相3線がきていない場合は、屋内の電気工事の他、電柱からの引き込み線とメーター機の入れ替え工事も必要になります。

200Vを使用する方法にについては次の記事を参考にしてみてください。

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「三相」とは

大きな電力を必要とする、エレベーターや工作機械、業務用大型エアコン、業務用冷蔵庫、大型ポンプなどの電気機器を使用する工場や飲食店、ビルなどで使用されます。

「三相」は電気の使用効率がよい

「単相」の周波数の波形は、1つなのに対して、「三相」の周波数の波形は３つなので、同じ電流、同じ電圧でも「単相」に比べ大きな電力を得ることができます。
同じ電力を使用する場合、電圧が同じならば「単相」より「三相」の方が少ない電流で済むので、「三相」の方が電気料金が安くなります。
しかし、「三相」は「単相」に比べ大きな電力を使用し、電線の数も多くなるので感電の恐れが高いので安全性に劣ります。

直流とは

直流は、乾電池やバッテッリーから流れてくる電気のことで、電極の一方がプラス（＋）でもう一方がマイナス（ー）になっていて、電気が常に一方向に流れています。

「直流」を使用する電気機器

「直流」を使用する電気機器としては、主にパソコンや携帯電話の電源が挙げられます。例えばパソコンはコンセントから電源をとるのに、ACアダプターを使用して、交流を直流に変換して使用しています。
テレビやラジオの電源は直流なので、機器の内部で交流を直流に変換して使用しています。

直流は電気の周波数を変えることができる

エレベーターなどで使用されるインバーターは、電気の周波数を変化させて、モーターの回転速度を滑らかに変化させるための装置です。

直流は周波数を自在に変化することができますが、交流は周波数を自在に変化することができません。

コンセントから流れてくる電気は交流なので、一旦交流を直流に変換して、それから周波数を変化させた後、交流に変換して使用します。

まとめ

「単相」は、主に一般家庭などで家電製品に使用される電気です。
最近はIHクッキングヒーターや電気温水器などで、200V対応の家電が多く使用されるようになり、100Vと200Vの電圧が必要になってきました。
「三相」は大きな電力が必要な電気機器を使用する工場や大型店舗などの産業施設で使用されている電気です。
配線の数が多く使用する電力も多いので「単相」に比べて、安全性は低いですが、少ない電流でも大きな電力を得ることができるので、効率のよい電気といえます。
「単相」「三相」のメリットとデメリットを理解して、安全に配慮して効率よく使用する必要があります。