三相交流とは？単相との違い、3線式・4線式の電圧と、同じ200Vで対地電圧が分かれる理由

見積の相談で「200Vのエアコンを付けるのでブレーカーを」と言われたら、最初に確かめるのは「単相ですか、動力ですか」です。住宅のエアコンは単相3線式の200V、店舗の業務用エアコンやポンプには三相200Vを使うものがあり、どちらも銘板の数字は「200V」です。図面では前者が「1φ3W 100/200V」、後者が「3φ3W 200V」と書き分けられます。

数字は同じでも、電線と大地の間の電圧（対地電圧）は違います。単相3線式の200Vは対地100V。三相200Vは、結線によって対地200Vにも約115Vにもなります。対地電圧が違えば、使えるブレーカーも、絶縁抵抗の合格ラインも変わります。同じ200Vで、なぜここまで分かれるのか。答えは、変圧器のどこを大地につなぐかを決めた条文にあります。

三相交流は、120度ずつずれた3つの交流の組です

大きさが等しく、位相が互いに120度ずつずれた3つの交流電圧の組を、平衡三相交流といいます。単相は1組の交流です。三相誘導電動機は、固定子の3組の巻線に三相電流を流すだけで回転磁界ができ、回転子が回ります。

モーターメーカーのニデックは用語集で、高い効率のためには相数は3が適切だと説明しています。同じ項目には、安価な構造のために単相の交流モーターも多数使われている、とも書かれています。単相のモーターが使えないわけではありません。三相は、効率が求められる用途で選ばれる方式です。

国内の三相200V・400V級は、電気設備に関する技術基準を定める省令 第2条の区分では、どちらも低圧（交流600V以下）です。低圧という区分は、触れても安全という意味ではありません。

「動力」は電気の種類ではなく、契約と供給方式の呼び名です

「動力ありますか」という聞き方は、電力会社の料金メニューの言葉と重なります。東京電力エナジーパートナーの「低圧電力」は、商店や工場などでモーター等の動力を使う需要家向けの契約で、契約電力は原則50kW未満、供給は標準電圧200V（三相3線式）です。従量電灯の案内ページでは「動力をお使いのご家庭で、併せて契約いただく料金プラン」と紹介されており、電灯の契約とは別に結ぶものです。

現場で「動力の200V」と言えば三相3線式200Vを指すことが多いものの、工場には400V級の動力設備もあります。電圧は呼び名ではなく、銘板と系統図で確かめます。

図面の「1φ3W」「3φ3W」「3φ4W」は何が違うのか

φは相、Wは線（Wire）の数です。同じ200Vでも、方式によって対地電圧と、電気設備技術基準の省令第58条が求める絶縁抵抗の下限が変わります。

非接地式電路では、省令第58条は対地電圧を「電線間の電圧」と定義しています。非接地の三相200Vは、判定上は対地200Vとして扱います。実測で各線と大地の間が常に200Vになる、という意味ではありません。合否の判定は絶縁抵抗の合否判定ツールでも確認でき、測定時の機器の切り離しはメーカーの手順に従います。

三相3線式200Vには、単相3線式のような100V用の中性線がありません。「3線」に保護接地線（アース）は含めず、接地線を中性線の代わりに使うこともできません。

三相4線式は、名前だけでは電圧が決まらない

三菱電機のFA eラーニングの配電方式表には、三相4線式が3種類並んでいます。400V級の240/415V（大規模ビル・工場の電灯・動力幹線）、中小規模のビルやホテルの電灯幹線に使う100/173V、そして単相3線式100/200Vと三相200VのV結線を組み合わせた100/200Vです。最後の方式は「異容量V結線三相4線式として」国内で多く採用されている、と書かれています。

製品側も同じで、日東工業の三相4線式電灯分電盤ENA形は「230/400Vまたは100/173Vの電路にご使用ください」と適用電路を指定し、大崎電気工業のA8JA系電力量計は100/173と240/415の定格を別に持ちます。パナソニックの配線方式の解説は460Vと265Vの組み合わせも挙げています。「三相4線用」と書かれた機器でも、適合する電圧は製品ごとに仕様で確かめます。

さらに大きな負荷は低圧を離れます。同じ配電方式表は、3.3kV・6.6kVの三相3線式の用途を「37kWを超えるモータ」としています。

一段深い理解：同じ200Vで対地電圧が分かれるのは、接地の位置が2通り認められているから

高圧を低圧に下げる変圧器は、高圧と低圧が混触したときに備えて、低圧側をB種接地工事で大地につなぎます。電気設備の技術基準の解釈 第24条は、その場所をまず「低圧側の中性点」とし、続けて「低圧電路の使用電圧が300V以下の場合において、接地工事を低圧側の中性点に施し難いときは、低圧側の1端子」でもよいと定めています。

単相3線式は変圧器の中点、つまり中性点を接地します。だから両側の電圧線は対地100Vです。一方、Δ結線には中性点がありません。三菱電機の結線表でも、低圧側がΔのYd1は「中性点を必要としないもの」、低圧側がYのDyn11は「低圧側中性点を必要とするもの（低圧側400V級など）」に充てられています。使用電圧300V以下の三相200Vなら1端子を接地でき、接地した線は大地とほぼ同電位になり、残る2線では線間の200Vがそのまま対地電圧になります。冒頭の「同じ200Vなのに」の半分は、この条文で説明がつきます。

残りの半分は住宅側の条文です。解釈 第143条は、住宅の屋内電路の対地電圧を原則150V以下としています。単相3線式なら、200Vのエアコンをつないでも対地は100Vで、この枠に収まります。対地200Vの回路を住宅の屋内に入れるには、定格消費電力2kW以上の機器に専用の屋内配線で供給し、対地電圧300V以下、専用の開閉器・過電流遮断器、原則として漏電遮断装置を設けるなど、同条第1項第一号の条件を満たす必要があります。

この違いは部材選びにも現れます。三菱電機のFAQは、BL安全ブレーカを「交流の単相100V、単三200V専用品」「対地電圧100Vの遮断性能品」とし、単相200V回路には使用できないと回答しています。単相3線式の200V（対地100V）は使えて、対地200Vになり得る単相200V回路には使えない。銘板の「200V」が同じでも、分かれ目は対地電圧にあると読めます。

一段深い理解：√3は、銘板の数字にも隠れている

平衡したY結線では、線間電圧は位相が120度違う2つの相電圧のベクトル差です。その大きさが相電圧の√3倍（約1.732倍）になります。Δ結線では各巻線が線と線の間にあるため、巻線の電圧と線間電圧は等しくなります。

この関係を知っていると、カタログや銘板の数字がそのまま読めます。

V結線は、単相変圧器2台で三相をつくる結線です。2台の容量をすべて三相負荷に使えず、利用率が86.6%にとどまる。ここにも√3が顔を出します。

電力の式も同じです。正弦波・平衡負荷の三相有効電力は、線間電圧をV、線電流をI、力率をcosθとして P＝√3・V・I・cosθ。200V・20A・力率0.8なら約5.54kWです。モーター銘板のkWが軸出力なら、効率を考えずに電気入力と比べても数字は合いません。入力条件は電力・電流計算ツールでも確認できます。不平衡負荷や高調波を含む回路には、この式を無条件には当てはめられません。

現場で間違いやすい点

相順と回転方向。 直入れの三相誘導電動機では、電源の相順が回転方向に関係します。試運転前の相順確認と逆転時の対応は、設備の手順とメーカー資料に従って担当技術者が判断します。インバーターを介する設備では、入力側の相順だけからモーターの回転方向は決まりません。事例は相順（相回転）チェック忘れが招くモーター逆転と機械破損リスクにまとめています。

「200V用」というブレーカー表示。 前節のBL安全ブレーカのように、単相3線式の200Vにしか使えない製品があります。交換品を選ぶときは、電圧の数字に加えて、単相か三相か、対地電圧がいくつの電路かを確かめます。

中性線とアース。 三相3線式200Vから100Vを取るために接地線を流用するのは誤りです。100Vが必要なら、単相3線式の電灯回路から取るか、変圧器を設けて回路を分けます。

交換部材の相談前にそろえる情報

1. 機器の銘板：メーカー・型番、単相/三相、定格電圧・周波数・電流。
2. 電源側の資料：系統図、線数、中性線の有無、接地方式、既設遮断器の型番。
3. 使用条件：モーターなど負荷の種類、始動方法、配線長、設置環境。

銘板の確認や撮影のために通電中の盤を開けないでください。確認できない項目は、設備管理者か電気主任技術者に依頼します。

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