単相電力
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単相電力（略称1φ ）は、電力供給に使用される交流（AC）電力の最も単純な形態です。単相システムでは、すべての電圧が同時に変化し、単一の交流波形を形成します。このタイプの電力は、家庭、小規模事業所、その他照明、暖房、小型家電製品などの用途で広く使用されています。
三相システムとは異なり、単相電力は自然に回転磁界を生成しないため、単相用に設計されたモーターは始動に追加の部品が必要となり、一般的に定格電力が低くなります（10kWを超えることは稀です）。電圧は各サイクルで2回ピークに達するため、供給される瞬間電力は一定ではなく、大型機械の駆動には効率が低下する可能性があります。
世界の単相システムのほとんどは、50 Hzまたは60 Hzの標準周波数で動作しています。電気鉄道の牽引電力網など、一部の特殊なシステムでは、16.67 Hzなどの他の周波数が使用される場合があります。[ 1 ]
歴史
単相送電の開発には長年を要しました。初期の開発は、19世紀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発展させられました。単相交流をベースとした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ました。1897年には、単相送電の実験が開始されました。[ 2 ]
アプリケーション
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の住宅や小規模の商業ビルでは、特にモーター負荷が小さくて一般的ではない田舎の地域では、通常3 線式の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ことがあります。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 相サービスが提供されています。都市の人口密集地域では、数百または数千キロボルト アンペアを供給するために多数の顧客と多数の供給変圧器が接続されたネットワーク配電が使用され、負荷は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、ほぼ常に三相電力です。通常、単相で利用できる最大の供給電力は、電力会社の規格によって異なります。英国では、家庭用単相電力供給の定格は100A、あるいは125Aの場合もあり、家庭や小規模商業施設では三相電力の必要性はほとんどありません。ヨーロッパの他の多くの国では、伝統的に単相電力供給の容量制限がはるかに緩やかであるため、住宅にも三相電力が供給されています（都市部では三相電力供給網が整備されています）。
240ボルトシステム用に設計された暖房機器を208ボルト電源の2相に接続すると、定格の暖房効果の75%しか得られません。単相モーターには、208ボルトまたは240ボルトのどちらの電源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、三相配電用変圧器から2つの方法で直接給電できます。1つは単相と中性線を接続する方法、もう1つは二相間を接続する方法です。これらの2つの方法では、同じ電源から異なる電圧が得られます。例えば、北米で一般的な120/208三相システムでは、相間電圧は120ボルト、相間電圧は208ボルトです。これにより、単相照明を相間電圧に接続することができます。
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、専用の牽引電力網を介して鉄道システムに電力を供給しました。
接地
通常、感電防止のために、接地（または「安全接地」）（米国）または保護接地（英国、欧州、IEC）と呼ばれる第3の導体が使用され、通常は回路に障害が発生した場合にのみ大きな電流が流れます。[ 1 ]いくつかの異なる接地システムが使用されています。一部の極端に農村部では、単線アース帰線配電が使用されています。
分割
単相は配電用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 ]
参照
参考文献
- ^ a b cテレル・クロフトとウィルフォード・サマーズ（編）、アメリカ電気技師ハンドブック、第11版、マグロウヒル、ニューヨーク（1987年）ISBN 0-07-013932-6、第3章、3-10、3-14から3-22ページ。
- ^ 「AC電力の歴史とタイムライン」エジソン・テック・センター。 2022年1月24日閲覧。
