単相電力

電気工学において、単相電力（略称1φ）は、電源のすべての電圧が一斉に変化するシステムを使用して交流 電力を配電することです。単相配電は、負荷が主に照明と暖房で、大型の電気モーターが少ない場合に使用されます。交流電気モーターに接続された単相電源は回転磁界を生成しません。単相モーターは始動のために追加の回路を必要とし（コンデンサ始動モーター）、そのようなモーターは定格が 10 kW を超えるとまれです。

単相システムの電圧は各サイクルで 2 回ピーク値に達するため、瞬間電力は一定ではありません。

単相電力システムの標準周波数は50Hzまたは60Hzです。特殊な単相牽引電力網は、電気鉄道に電力を供給するために16.67Hzまたは他の周波数で動作することがあります。^[1]

単相送電の開発には長い年月を要した。最も初期の開発は19世紀のパリの科学者イポリット・ピクシーによる初期の交流発電機の発明に基づいており、これは後に1880年代にケルビン卿らによって拡張された。単相交流に基づく最初の完全な交流電力システムは、1886年にウェスティングハウスの資金援助を受けてウィリアム・スタンレーによって開発された。1897年に単相送電の実験が始まった。^[2]

北米では、最大約 100 kVA (240 ボルトで 417 アンペア) のサービスを持つ個人住宅や小規模商業ビルでは、特にモーター負荷が小さく一般的ではない田舎の地域では、通常、3 線式単相配電が行われます。3 相電源が利用できない田舎では、3 相モーターの使用を希望する農家や家庭は、位相変換器を設置する場合があります。大規模なビル、ショッピング センター、工場、オフィス ブロック、集合住宅などの大規模な消費者には、3 相サービスがあります。都市の人口密集地域では、ネットワーク配電が使用され、多数の顧客と多数の供給変圧器が接続されて、数百または数千キロボルト アンペアの負荷が数百平方メートルに集中します。

数百キロボルトアンペア以上の高出力システムは^、ほぼ常に三相です。^[誰^{によると? ]。[さらなる説明が必要]通常、単相として利用できる最大の供給は、電力}会社^の基準によって異なります。英国では、単相家庭用供給の定格は100 ^Aまたは125 Aの場合もあり、これは、家庭または小規模な商業環境で三相が必要になることが少ないことを意味します。ヨーロッパの他の多くの国では、伝統的に単相供給のサイズに対する制限がはるかに小さく、その結果、住宅でも三相が供給されています（三相供給ネットワークを備えた都市部）。

240 ボルト システム用に設計された加熱装置を 208 ボルト電源の 2 相に接続すると、定格加熱効果の 75% しか生成されません。単相モーターには、208 ボルトまたは 240 ボルト電源のどちらでも使用できるようにタップが付いている場合があります。

単相負荷は、 1 つの相と中性線を接続するか、2 つの相を接続するかの 2 つの方法で、3 相配電トランスから直接電力を供給できます。これら 2 つの方法では、特定の電源から異なる電圧が得られます。たとえば、北米で一般的な 120/208 の 3 相システムでは、相と中性線間の電圧は 120 ボルトで、相間の電圧は 208 ボルトです。これにより、単相照明を相と中性線に接続できます。

単相電力は電気鉄道に使用されることがあります。ネッカーヴェストハイム原子力発電所にある世界最大の単相発電機は、専用の牽引電力網上の鉄道システムに電力を供給しました。

通常、接地（または「安全接地」）（米国）または保護接地（英国、ヨーロッパ、IEC）と呼ばれる3番目の導体は、感電に対する保護として使用され、通常は回路障害がある場合にのみ大きな電流を流します。^[1]いくつかの異なる接地システムが使用されています。一部の極端な農村地域では、単線アースリターン配電が使用されています。

単相は配電変圧器の二次巻線で半分に分割され、家電製品や照明用の分相電力が生成されることがあります。 ^[1]

• 単線アースリターン
• 二相電力
• 三相電力