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- 三相交流とは何か、ひとことで説明できない
- なぜ「120°」ずらすのか、なぜ電線が3本で済むのかがわからない
- 工場の「動力」や「三相200V」が、家のコンセントと何が違うのかピンとこない
- 三相交流の意味と、3つの波が120°ずつずれている理由
- 帰りの電線がいらず、3本で済む仕組み(動く図と計算つき)
- 工場やビルで三相が使われる3つの理由と、線間電圧・相電圧の入口
- 発電所から家と工場まで、三相交流がどう届くか
三相交流とは、大きさと周波数が同じで、タイミング(位相)が120°ずつずれた3つの交流を、3本の電線でまとめて送る方式です。3つの電流を足すといつでもゼロになるので帰りの電線がいらず、単相より少ない電線で多くの電力を送れます。電力が途切れず一定で、モーターを回す回転磁界も自然に作れるため、発電所から工場の動力まで三相交流が使われています。
家のコンセントの「単相」とのちがいは、1つの波を2本(または3本)の電線で送るか、120°ずれた3つの波を3本で送るかです。単相200Vと三相200Vの見分け方は単相と三相の違いで。

三相交流とは?120°ずつずれた3つの交流をまとめたもの
三相交流は、同じ形の交流を3つ、タイミングを120°ずつずらして組み合わせたものです。家のコンセントの交流は、1つの波(正弦波)で電気を送る「単相(たんそう)交流」です。三相交流は、この波を3つ使います。
「交流そのものがまだあいまい」という場合は、交流とは?直流との違いと正弦波・周波数・実効値で、向きが入れ替わる電気・正弦波・周波数・実効値の基本から確かめられます。
3つの波は、大きさ(振幅)も周波数(1秒間に何回プラスとマイナスを行き来するか)もまったく同じです。違うのは、山が来るタイミングだけ。このタイミングのずれを「位相(いそう)」といい、三相交流では1周期(360°)を3等分した120°ずつずれています。それぞれの波を「a相・b相・c相」のように呼びます。
a相:va = Vm sin ωt
b相:vb = Vm sin(ωt − 120°)
c相:vc = Vm sin(ωt − 240°)
Vmは波の高さ(最大値)、ωtは時間とともに進む角度です。3つの式の違いは「−120°」「−240°」のずれだけです。
図:3つの波が「120°ずつ」ズレて追いかけっこする
a相(基準) b相(120°おくれ) c相(240°おくれ)
3つの山は同じ形・同じ高さ。違うのは「到着するタイミング」だけです。● が山のてっぺんにいる瞬間、● と ● はそろって −0.5。+1.0 −0.5 −0.5 = 0 ── 何時どの瞬間を切り取っても、3つの合計はゼロになります。
3人でボートをこぐ場面を想像してください。3人が同時にオールを入れると、ボートは「グイッ、止まる、グイッ」とぎくしゃく進みます。3人がタイミングを3等分してずらしてこげば、いつも誰かが水をかいているので、ボートはなめらかに進みます。三相交流は、この「タイミングを3等分してずらす」こぎ方を電気でやっているのです。
交流の式 v=Vm sinωt と「位相」の意味から確かめる
つまり、三相交流は「同じ交流3つを、120°ずつずらしてまとめたもの」です。三相電源(三相交流を出す電源)とは、この3つの電圧を同時に出す電源のことです。

三相交流は、1つの交流(正弦波)を3つ組み合わせたものです。交流そのものの基本は次の記事で確かめられます。
正弦波・周波数・実効値を、直流との違いから図解
なぜ120°ずれるの?発電機の中に3つのコイルがあるから
120°のずれは、発電機の中に3つのコイルが120°おきに並んでいることから生まれます。発電所の発電機は、磁石(回転子)をぐるぐる回し、その周りに置いたコイル(電線を巻いたもの)に電気を起こします。
磁石の近くをコイルが通ると電圧が上がり、離れると下がり、反対向きになると逆向きの電圧が出ます。これが交流の正体です。ここで、コイルを1つではなく、円の周りに120°おきに3つ置いておくとどうなるでしょうか。
回る磁石が、まずa相のコイルの前を通る。a相の電圧が山になる。
磁石が120°回ると、b相のコイルの前に来る。b相の電圧が山になる。
さらに120°回ると、c相のコイルの前に来る。c相の電圧が山になる。そしてまたa相へ。
磁石は1つで、同じ速さで回っているので、3つのコイルに出る電圧は大きさも周波数も同じです。置いた場所が120°ずつ違うので、山が来るタイミングも120°ずつずれます。1台の発電機から、3つの交流が同時に取り出せるわけです。
「三相=3つの別々の発電機」ではありません。1台の発電機の中の3つのコイルから出ているので、3つの波はいつも同じ周波数で、ずれは120°のまま変わりません。この「大きさが同じで、120°ずつきれいにずれた」状態を、対称三相交流といいます。

なぜ電線が3本で済むの?3つの電流の合計がいつもゼロだから
三相交流では3つの電流の合計がいつもゼロになるので、帰りの電線がいりません。だから、3つの交流を送るのに電線は3本で済みます。
ふつうの単相交流は、行きの電線と帰りの電線の2本で1組です。3つの交流をばらばらに送ると、2本×3組=6本の電線が必要です。ところが三相交流では、ある瞬間に1本の電線から出ていった電流は、ほかの2本を通ってちょうど全部戻ってきます。3本がおたがいの帰り道を兼ねているのです。
図:帰り線はどこへ消えた?──単相・直流と比べてみる
帰り線は消えていません。「残りの2本」が帰り線を兼ねているのです。
①の単相・直流は、行きの相棒として帰り線が必ず1本セットで必要でした(直流の+と−も同じ)。
②の三相では、a相が1.0A送り出す瞬間、b相とc相が0.5Aずつ持ち帰っています。しかも行き役は120°ごとにa→b→cと交代するので、「この線が帰り専用」という線が1本も存在しません。
そして「3つの合計が0」とは、出ていった量と戻ってきた量がぴったり同じ=余りが出ないという意味。余りが出ないから、余りを流すための帰り線がいらないのです。
本当にゼロになる?ある瞬間で計算してみる
a相の波がちょうど山(ωt=90°)にある瞬間で確かめます。わかりやすくするため、波の高さVmを1とします。
sin 90° = +1.0
sin(90° − 120°)= sin(−30°)= −0.5
sin(90° − 240°)= sin(−150°)= −0.5
+1.0 +(−0.5)+(−0.5)= 0
a相から1.0の電流が出ていく瞬間、b相とc相からは0.5ずつ戻ってきています。どの瞬間で計算しても、合計は0になります(3つの負荷が同じ大きさの「平衡」のとき)。合計が0なので、余りを流すための帰り線がいらないのです。
つまり、帰り線は消えたのではなく、ほかの2本が帰り線を兼ねています。しかも「行き役」は120°ごとにa→b→cと交代するので、帰り専用の電線は1本もありません。

三相交流が使われる3つの理由|電線・電力・モーター
三相交流が使われる理由は、電線が少なくて済む・電力が一定・モーターを回しやすい、の3つです。どれも、大きな電力を扱う発電所・送電線・工場で大きな差になります。
理由1:電線1本あたりに送れる電力が大きい
同じ太さの電線(流せる電流が同じ)と、同じ電線どうしの電圧で比べてみます。条件は、電線どうしの電圧200V、電線1本に流せる電流10A、力率(電気が仕事に使われる割合)1とします。
| 方式 | 送れる電力 | 電線の本数 | 電線1本あたり |
|---|---|---|---|
| 単相2線式 | 200 × 10 = 2,000W | 2本 | 2,000 ÷ 2 = 1,000W |
| 三相3線式 | √3 × 200 × 10 ≒ 3,464W | 3本 | 3,464 ÷ 3 ≒ 1,155W |
三相の電力の式 P=√3VI の√3(約1.732)は、三相の電圧と電流の関係から出てくる数です。電線1本あたりで比べると、1,155 ÷ 1,000 ≒ 1.15。三相3線式は、単相2線式より電線1本あたり約1.15倍の電力を送れます。何百kmもの送電線や、工場中の配線で考えると、この差は電線の量と工事費に大きく効きます。
理由2:電力が途切れず一定
単相交流は、電圧がゼロを通るたびに、その瞬間の電力もゼロになります。1秒間に100回(50Hzの場合)も電力が脈打っているのです。三相交流では、1つの相がゼロのときもほかの2つの相が電力を送っているので、3つの相の電力を合計すると、どの瞬間も同じ値で一定になります(平衡のとき)。モーターの回転がなめらかになり、振動や音が小さくなります。
理由3:モーターを回す「回転磁界」が自然にできる
モーターの周りに3つのコイルを120°おきに置き、三相交流を流すと、磁石の力の向き(磁界)がぐるぐる回ります。これを回転磁界といいます。中の回転子はこの回る磁界に引っぱられて回るので、三相のモーター(三相誘導電動機)は特別な仕掛けなしで回り始めます。単相のモーターは、そのままでは回り始めないので、コンデンサなどの始動用の仕掛けが必要です。
つまり、三相交流は「少ない電線で、途切れない電力を、モーターに使いやすい形で」送れる方式です。大きな電力を使う所ほど、三相のありがたみが大きくなります。

三相の電圧は2種類|線間電圧と相電圧の入口
三相交流には「線間電圧」と「相電圧」の2つの電圧があり、ふつう「三相200V」と言うときは線間電圧です。ここが三相でいちばん混乱しやすいところなので、入口だけ押さえておきましょう。
| 電圧 | どこの電圧か |
|---|---|
| 線間電圧 | 3本の電線のうち、2本の間の電圧。銘板や「三相200V」の200Vはこちら |
| 相電圧 | 1つの相(1つのコイルや負荷)にかかる電圧 |
3つのコイルのつなぎ方には、Y結線(スター結線:3つの端を1点に集める)とΔ結線(デルタ結線:三角形につなぐ)があります。Y結線では、線間電圧は相電圧の√3倍(約1.73倍)です。たとえば相電圧が115.5Vなら、線間電圧は 115.5 × 1.732 ≒ 200V です。Δ結線では、線間電圧と相電圧は同じです。
なぜY結線だと√3倍になるのかを図で納得する
計算問題で「三相200V」とあれば、まず線間電圧と考えます。相電圧で計算するのか、線間電圧で計算するのかをそろえないと、答えが√3倍ずれます。三相の電力の式 P=√3VIcosθ のVとIも、線間電圧と線電流(電線を流れる電流)です。

三相交流は、理論・電力・機械の3科目にまたがって出てきます。最初のつまずきを残したまま進むと、あとの科目で同じところに戻ることになります。独学で順番に迷ったら、科目のつながりに沿って進む通信講座も選択肢です。SATの電験三種講座(第三種電気主任技術者講座)は、フルカラーのテキストと講義動画で学べて、質問のサポートもついています。料金・内容は公式サイトで確かめてください。
三相交流はどこで使われている?発電所から家と工場まで
電気は発電所で三相交流として作られ、送電線と配電線も三相のまま運ばれます。家に入る直前で単相に分けられ、工場やビルには三相のまま届きます。
発電機で三相交流を作る。
高い電圧の三相交流で遠くまで送り、変電所で少しずつ電圧を下げる。鉄塔の電線が3本1組(またはその倍数)なのはこのため。
街の電柱の上を通る6,600Vの三相3線式。
家:電柱の上の柱上変圧器が、三相のうち2本から100V・200Vの単相に下げて届ける。
工場・ビル:三相のまま受け取り、モーターやポンプ、エアコンの室外機などの「動力」に三相200Vを使う。
つまり、家のコンセントの単相交流も、もとをたどれば三相交流の一部です。家ではモーターの大きな機械を使わないので、配線が簡単な単相で十分なのです。単相と三相の使い分けや、単相200Vと三相200Vの見分け方は、次の記事でくわしく解説しています。
家の200Vと工場の200V、どこが違う?見分け方まで

相順(相回転)とは?2本を入れ替えるとモーターが逆に回る
相順とは、3つの相の山がどの順番で来るかのことで、電線を2本入れ替えると逆になります。相回転ともいいます。
正相(a → b → c)
- 山がa相→b相→c相の順に来る
- 回転磁界が決められた向きに回る
- モーターが正しい向きに回る
逆相(a → c → b)
- 3本のうち2本を入れ替えると、この順になる
- 回転磁界が逆向きに回る
- モーターが逆に回る
三相のモーターは、配線を2本入れ替えるだけで回る向きが変わります。ポンプやファンが逆に回ると、水や風が送れないだけでなく、機械を傷めることもあります。そのため、工事のあとには検相器(相順を確かめる測定器)で相順を確認します。逆に、この性質を使って、コンベヤを正転・逆転させる回路も作られています。
つまり、三相では「3本のどれをどこにつなぐか」に意味があります。単相のコンセントのように、どちら向きに挿しても同じ、とはいきません。

3つの波の大きさと間隔がそろった「対称三相交流」の意味は、次の記事で図解しています。
3つの波が「完全に揃っている」とはどういう意味か
三相交流でよくある間違い
三相交流は、言葉のイメージで誤解しやすいところがいくつかあります。よくある間違いと、正しい考え方を並べました。
| よくある間違い | 正しい考え方 |
|---|---|
| 「三相200V」は、1つの相に200Vかかっている | 200Vは電線2本の間の線間電圧。Y結線なら1相あたりは約115.5V |
| 合計がゼロなら、電流は流れていない | それぞれの電線には電流が流れている。行きと帰りがぴったり打ち消し合うだけ |
| 三相の電力は、単相の電力の3倍 | 線間電圧と線電流で計算すると P=√3VIcosθ。3倍ではなく√3倍の形になる |
| 3本の電線は、どこにつないでも同じ | 2本を入れ替えると相順が逆になり、モーターが逆に回る |
| 負荷がばらばらでも、帰り線はいらない | 合計がゼロになるのは3つの負荷が同じ(平衡)とき。不平衡では差の電流が残るので、中性線(4本目の電線)を使う方式もある |

よくある質問
- 三相交流は、大きさと周波数が同じで、120°ずつずれた3つの交流をまとめたもの
- 120°のずれは、発電機の中に3つのコイルが120°おきに並んでいることから生まれる
- 3つの電流の合計がいつもゼロなので、帰り線がいらず電線は3本で済む
- 電線1本あたりの電力が単相2線式の約1.15倍、電力が一定、回転磁界が作れる、の3つが使われる理由
- 「三相200V」は線間電圧。Y結線では線間電圧=√3×相電圧
次は、3つの波がきれいにそろった「対称三相交流」や、Y結線とΔ結線の違いに進むと、三相の計算問題が解けるようになります。

「どこから手をつければいいかわからない」「計算問題で手が止まる」と感じたら、講義と問題演習がセットになった通信講座を使う方法もあります。SATの電験三種講座(第三種電気主任技術者講座)は、フルカラーのテキストと講義動画で学べて、メールなどで質問もできます。料金や内容は公式サイトで確かめてください。
「三相交流」を試験の得点につなげるなら、前後の単元とあわせて教科書で押さえておくと安心です。TAC出版『みんなが欲しかった!』シリーズの、電験三種「理論」の教科書と問題集が1冊になった本です。
電気回路の基本があいまいなときは、入門書で土台を固めておくと理解が進みます。電気回路の基本を、つまずいている人向けにやさしく解説した入門書です(オーム社)。
電験三種の試験でどう問われるかは、過去問で確かめるのがいちばんの近道です。電験三種の過去10年分の試験問題をまとめた過去問題集です(2026年度版)。
三相の公式(√3 のつく電圧・電流・電力)は、理論の公式一覧で前後の分野と一緒に見返せます。
メーカーで電気設計と品質保証に携わってきた経験をもとに執筆しています。むずかしい専門用語をできるだけ使わず、はじめて学ぶ人がつまずかないように、図とたとえで説明することを大切にしています。
次に読むべき記事
三相交流の仕組みがわかったら、次は3つの波がそろう条件、Y結線とΔ結線、三相電力の√3へと進みましょう。この順に読むと、三相の計算問題が解けるようになります。
テーマ別に、もっと深く学ぶ
気になるところから読んでも大丈夫です。どの記事も、はじめて学ぶ人向けにやさしく書いています。
- 1 三相交流とは?仕組み・120°の意味・電線が3本で済む理由 今ここ
- 2 対称三相交流とは?3つの波が完全に揃う美しい仕組み
- 3 線間電圧と相電圧の違い|なぜY結線では√3倍になるのか
- 4 スター結線とデルタ結線の違い|Y結線・Δ結線を徹底比較
- 5 Y結線とΔ結線の電圧・電流の変換|「線間」と「相」の関係
- 6 三相電力の公式P=√3VIcosθ|「√3」はどこから来るのか
- 7 三相交流回路の計算|Y-Y・Δ-Δ・Y-Δの解法パターン