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【電気】単相と三相の違いをわかりやすく解説!仕組みをチェック!

照明や機械などを動かすためには、電気は必須です。

電気は、電力会社から送られ、使った分だけお金を支払うシステムになっています。

ところで、電気を送る仕組みには、『単相』と『三相』の二種類がありますね。

『単相』と『三相』、どちらも聞き慣れない言葉ですが、非常に大事な仕組みです。

 

はなこ
工場なんかで使われている電気って『三相』っていうのよね。
よく知ってるね。

そのとおりだよ。

たろう
はなこ
この間、工場に勤めている友達に聞いたの。

家庭で使われている電気は『単相』だということも教えてもらったわ。

そうだね。
たろう
はなこ
でも、『単相』と『三相』の何が違うのかは教えてもらえなかったのよ。

二つの違いについて、もう少し詳しく知りたいわね。

 

今回の記事では、『単相』と『三相』の違いを解説することで、その仕組みについて理解できるようになります。

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【電気】『単相』と『三相』の仕組み

電力会社から送られてくる電気は、『交流(AC)』という仕組みが使われています。

『交流』に対して、乾電池などが供給する電気は『直流(DC)』になります。

『交流』では、時間とともに電流の向きが周期的に変化します。

電流とは電気の流れのことですね。

水が流れるのと同じように、電気も流れる向きがあります。

その向きが周期的に切り替わるのが『交流』の特徴です。

 

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『交流』の周期は、よく角度で表されます。

角度360°は、一回転したことと同じ意味になりますよね。

つまり、360°で電流の向きが元に戻るとするわけです。

そうすると、180°の時に、向きがちょうど逆になると考えることができますね。

このように、

180°で向きがちょうど逆になり、360°で元の状態に戻る回路が一つだけある場合を『単相』と言います。

『単相』は、主に家庭用の電気で多く用いられます。

 

この『交流』電源を3つ接続した回路を考えます。

電流の向きが変化する角度を120°ずつずらすと、波が順番に大きくなっていく状態になりますよね。

三相の波の様子

三相の波の様子

このように、

3つの『交流』電源を使って電気を送る仕組みを『三相』といいます。

『三相』は、主に工場などで使われる仕組みです。

 

はなこ
なんだか、ややこしい話ね。

要するに、『単相』を組み合わせると『三相』になるということ?

そうみたいだね。

どうして、こんなにややこしい送電方法になっているかというと、この方法が『単相』に比べて経済的らしいんだ。

たろう

 

【電気】『単相』と『三相』の違い

『単相』と『三相』では、電気を送るときの仕組みが全く異なります。

これによって、どんな違いが生じるのでしょうか?

『単相』と『三相』の主な違いをまとめると、次のようになります。

『単相』と『三相』の違い

  • 『単相』には、100Vと200Vがあるが、『三相』には200Vしかない。
  • 『三相』のほうが、『単相』よりも大きな電力を送ることができる。
  • 『三相』のほうが、『単相』よりも電線の量を少なくすることができる。
  • 『三相』からは、『単相』を取り出すことができる。
  • 安全性は、『三相』よりも『単相』のほうが高い

 

電圧の種類の違い

『単相』の場合、100Vと200Vの2種類の電圧があります。

家庭で一般的に使われる電圧は100Vです。

しかし、IHを使うときなど、200Vの電圧が必要になる場合があります。

『三相』では、200Vの電圧しかありません。

工場での利用を想定しているため、最初から大きな電力しか提供していないわけですね。

 

電力の違い

電力は、電圧と電流の積で計算することができます。

単位時間あたりのエネルギーと考えることもできるので、電力が大きければ、それだけ得られるエネルギーも大きいことになります。

 

『三相』は、『単相』よりも大きな電力を得ることができます。

これは、『単相』が交流電源一つなのに対して、『三相』が交流電源を3つ持っているためだと考えると理解しやすいでしょう。

電力は、電線の太さにも影響を受けます。

同じ電力を得る場合、『単相』よりも『三相』のほうが電線を細くすることができます。

つまり、

『三相』のほうが電線の量を減らすことができるわけですね。

 

『三相』と『単相』の変換

『三相』は、『単相』を組み合わせた回路を持っています。

つまり、

『三相』から『単相』を取り出すことが可能です。

しかし、逆に『単相』から『三相』を取り出すことはできません。

 

安全性の違い

『三相』は、『単相』に比べて電力が大きいことはすでに書いたとおりです。

電力が大きいということは、それだけ事故などの危険性が増すことも意味します。

家庭で『単相』が使用されている理由は、この安全性による理由が大きいですね。

家庭で使う機器に、大きな電力が必要になるものは、それほどありません。

なので、より安全性の高い『単相』の100Vが一般家庭に使われているわけです。

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まとめ

今回の違いのポイントを、まとめていきましょう。

ポイント

  • 『単相』は、交流電源を一つだけ使った回路であり、『三相』は、交流電源を三つ使った回路である。
  • 『単相』には、100Vと200Vがあるが、『三相』には200Vしかない。
  • 『三相』のほうが、『単相』よりも大きな電力を送ることができる。
  • 『三相』のほうが、『単相』よりも電線の量を少なくすることができる。
  • 『三相』からは、『単相』を取り出すことができる。
  • 安全性は、『三相』よりも『単相』のほうが高い

今回は、『単相』と『三相』の仕組みとその違いについて紹介しました。

普段、何気なく使っている電気ですが、こういった様々な技術の下で成り立っているわけですね。

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