単相回路とは？単相2線式・単相3線式・中性線・図記号・用途を動く図解で超基本から

家のコンセントは100V、エアコンやIHは200V。同じ家の中で2つの電圧が使えるのは、家に来ている電気が単相3線式という形だからです。この記事では、家の電気の土台になっている単相回路を、三相との違い、2線式と3線式、真ん中の中性線、図面の書き方、分電盤での振り分けまで、使っている場面の動く図解でほどきます。分電盤やエアコン・IHの電源の土台になる、超基本の11本目です。

この図の読み方

くり返し動きます。左から、もの・記号・用途の順です。

1. もの：向きが入れ替わる交流の波が1つ
2. 記号：1φ3Wのφは相、Wは電線の数
3. 用途：家の照明・コンセント・200Vの機器

動く図解で学ぶ電気設備電気のきほんの動く図解11本を、まとめて見られます見る →

単相とは ― 波が1つの交流

家に来ている電気は交流で、電気の向きが1秒に50回（東日本）か60回（西日本）入れ替わります。この波が1つだけの回路が単相、少しずつずれた3つの波を使うのが三相です。照明やコンセントは単相、モーターを力強く回す工場やビルの機械は三相を使います。

単相と三相

左は1つの波で電球を光らせる単相、右は3つの波でモーターを回す三相です。

1. 単相は波が1つで、照明・コンセントに
2. 三相は波が3つで、モーター（動力）に
3. 単相は電線2本か3本、三相は3本

動く図解で見る：電灯と動力 ― 単相と三相の2つの家系分電盤と動力盤の分かれ方を動く図解で（電気のきほんのページへ）

単相2線式と単相3線式 ― 線を1本増やすと200Vも

単相には、電線が2本の単相2線式と、3本の単相3線式があります。2線式は黒と白の2本で100Vだけ。3線式は赤・白・黒の3本で、赤と白、黒と白の間が100V、赤と黒の間が200Vになります。真ん中の白い線は大地につながっていて、中性線と呼びます。

2線式と3線式

上が2線式、下が3線式。3線式からは100Vを2つと200Vを1つ取り出せます。

1. 2線式は100Vだけ（古い家に多い）
2. 3線式は100Vと200Vの両方
3. 白は大地につながる中性線

単相3線式の中性線には、赤側の負荷と黒側の負荷の差の電流が流れます。両側が10Aずつなら0A、15Aと10Aに片寄れば5Aです。

中性線の電流

前半は上下がそろって0A、後半は片寄って5Aが中性線に流れます。

1. 上下の負荷がそろえば中性線は0A
2. 片寄ると、差の電流が中性線に流れる
3. 中性線を支点にしたシーソーと同じ

家が単相3線式かどうかの確かめ方は200Vコンセントへの切替工事、電線の赤・白・黒の意味は電線とケーブルとはで解説しています。

中性線が切れると ― 小さい機器に高い電圧

単相3線式でいちばん気をつけたいのが、中性線の断線です。中性線が切れると、赤側と黒側の負荷が直列になり、200Vを抵抗の比で分け合います。すると容量の小さい機器ほど高い電圧がかかります。1kWと500Wの機器なら、500W側に約133V、1kW側に約67Vです。

中性線の断線

前半はどちらも100V。中性線が切れると、500Wの機器に約133Vがかかります。

1. 中性線が切れると上下の負荷が直列になる
2. 小さい機器ほど高い電圧がかかる
3. 100V用の機器が焼損するおそれ

中性線の電流と断線の計算は第2種電気工事士｜配電理論で、例題つきで解説しています。

動く図解で見る：第2種電工の計算 ― 配電理論中性線の電流と断線を動く図解で（幹線設備のページへ）

図面では、1φ3Wと書く

図面では、配電の方式をφ（相）とW（電線の数）で書きます。単相3線式なら1φ3W、単相2線式なら1φ2W、三相3線式なら3φ3Wです。分電盤の図面では「1φ3W 100/200V」のように電圧もあわせて書き、分岐のブレーカーは100Vが2P1E、200Vが2P2Eになります。

図面の読み方

方式の書き方と、分電盤の単線結線図が順に光ります。

1. 1φ3Wは単相3線式、3φ3Wは三相3線式
2. 主幹は3P2Eの中性線欠相保護付
3. 100Vの分岐は2P1E、200Vは2P2E

2P1E・3P2Eのような表記の読み方は盤図のブレーカー表記の読み方、分電盤とブレーカーそのものは分電盤とブレーカーとはで解説しています。

用途で見る ― 分電盤での振り分けと建物ごとの使い分け

単相3線式では、分電盤で100Vの回路を赤側と黒側に交互に割り当て、両側の負荷をなるべくそろえます。片寄りが大きいと、中性線に電流が流れ、重い側の電圧が下がります。内線規程では、この片寄り（設備不平衡率）を40%以下にするよう決めています。

回路の振り分け

回路が1つずつ赤側と黒側に入り、シーソーがつり合っていきます。

1. 100Vの回路は赤側と黒側に交互に
2. 両側の合計をなるべくそろえる
3. 片寄りは40%以下

建物ごとに見ると、住宅はほぼ単相3線式だけ。店舗や事務所は照明・コンセント用の単相（電灯）と、空調やポンプ用の三相（動力）の両方を引き込みます。工場は三相の動力が主役です。

建物ごとの使い分け

住宅・店舗や事務所・工場の順に、使う電気が光ります。

1. 住宅は1φ3W 100/200V
2. 店舗・事務所は電灯と動力の両方
3. 工場は3φ3Wの動力が主役

設備不平衡率の計算は内線規程の解釈と解説【002】不平衡負荷の制限、回路ごとの容量の積み上げは単相3線式 盤図作成用容量積み上げツール、電線の太さの決め方は単相回路の電線太さ選定で解説しています。

動く図解で見る：直流・交流と三相電池の電気から三相のモーターまでを動く図解で（電気のきほんのページへ）

読み違えやすいところ