【第二種電気工事士】単相2線式・単相3線式・三相3線式の違いをゼロから解説

過去問には「単相2線式」「単相3線式」「三相3線式」という言葉が何度も出てきます。名前が長くて似ているので、まずここでつまずきやすいのです。

この記事では、電気をまったく知らない人を想定して、3つの違いと試験で問われやすいポイントを説明します。

そもそも「相」と「線式」とは

単相2線式　いちばん単純な形

電線が2本だけの、いちばん基本の配線です。100Vが取り出せます。

2本の内訳　接地側と非接地側

2本の電線には、それぞれ名前があります。1本は地面につながれている側で接地側、もう1本は地面につながれていない側で非接地側といいます。接地とは、電線や機械を地面につなぐことです。この言葉は、このあとの回でもよく出てきます。

なぜ、片方を地面につなぐのか

電柱の上の変圧器の中では、6600Vの高い電気と、家に送る100Vの電気がすぐ隣り合っています。古くなったり雷が落ちたりして、もしこの2つが中で触れてしまうと、家の電線に6600Vが入り込むおそれがあります。
片方の電線を地面につないでおけば、そのときの電気は地面へ流れて逃げるので、家の電線の電圧が大きく上がるのを防げます。

対地電圧＝電線と地面のあいだの電圧

対地電圧とは、電線と地面（大地）とのあいだの電圧のことです。人は地面に立っているので、もし地面に立ったまま電線にさわると、体にはこの対地電圧がかかります（もちろん、実際にはどちらの線にもさわってはいけません）。
接地側の電線は地面とつながっているので、地面との差は0V。非接地側の電線は、地面との差が100V。だから、単相2線式の対地電圧は100Vです。

単相3線式　今の住宅の標準

電線が3本の配線です。今の住宅ではこれが標準です。100Vと200Vの両方が取り出せます。

中性線とは何か　乾電池2本で考える

乾電池を2本、縦に積み重ねてつなぐと、上の端・下の端・2本のつなぎ目の3か所ができます。家に来る電気もこれと同じ形で、100Vの電源を2つ縦に積み重ねたものだと考えてください。上の端から1本、下の端から1本、つなぎ目から1本の、合わせて3本の電線が出ています。このうち、つなぎ目から出ている真ん中の線が中性線、上と下の2本が外側の線です。

電圧は「高さのちがい」です。中性線の高さを0とすると、上の外側の線は100高く、下の外側の線は100低くなります。上の線と中性線のあいだは100V、中性線と下の線のあいだも100V、上の線と下の線のあいだは 100 ＋ 100 ＝ 200V。これが、3本で2種類の電圧が取れる理由です。

中性線を地面につなぐ　→　対地電圧は100V

中性線は、電柱の上の変圧器のところで地面につながれています。単相2線式と同じく、変圧器の中でもしものことがあっても、家の電線に高い電圧がかからないようにするためです。
地面につなぐと、中性線と地面は同じ高さの0になります。上の線は地面より100高く、下の線は100低いので、どちらも地面との差は100V。200Vのエアコンを使っていても、対地電圧は100Vにおさまります。

電流の通り道をたどると分かります。上の機器の電流は、上の線から機器を通り、中性線を通って電源に戻ります。下の機器の電流は、中性線から機器を通り、下の線を通って戻ります。中性線の中では、この2つが逆向きに流れようとするので打ち消し合い、残るのはちがいのぶんだけです。

たとえば上の機器に10A、下の機器に6A流れていれば、中性線に流れるのはちがいの4Aです。上下とも10Aなら、ちがいはゼロで中性線は0A（平衡）になります。

練習問題　中性線の電流 ＝ 上と下の ちがい

同じ型の問題を3問。1問ずつ、自分で考えてから答えを開いてください。

数字で確かめる

電源は上も下も100V、電線の抵抗は3本とも1本0.1Ωとします。
上が10A、下が6Aなら、中性線にはちがいの4Aが流れます。上の機器に届く電圧は、100から外側の線の降下（10(A) × 0.1(Ω) ＝ 1V）と中性線の降下（4(A) × 0.1(Ω) ＝ 0.4V）を引いて、98.6Vです。
下にも機器を足して10Aにそろえると、中性線は0A。引くのは1Vだけになり、上の機器の電圧は99Vに上がります。機器を足した側は、そのぶん少し下がります。

練習問題　上の機器に届く電圧

電源 − 外側の線の降下 − 中性線の降下の型で3問。電圧降下は「電流 × 抵抗」です。

中性線が切れたときの数字の例

100Vで500Wの機器（ヒーターなど）と、100Vで125Wの機器（照明など）があるとします。まず、それぞれの抵抗を出します。
500Wの機器…電流は 500(W) ÷ 100(V) ＝ 5A、抵抗は 100(V) ÷ 5(A) ＝ 20Ω
125Wの機器…電流は 125(W) ÷ 100(V) ＝ 1.25A、抵抗は 100(V) ÷ 1.25(A) ＝ 80Ω

中性線が切れると、2つは一続き（直列）になって200Vを受けます。全体の抵抗は 20 ＋ 80 ＝ 100Ω なので、電流は 200(V) ÷ 100(Ω) ＝ 2A。
500Wの機器には 2(A) × 20(Ω) ＝ 40V、125Wの機器には 2(A) × 80(Ω) ＝ 160V がかかります。直列では抵抗の大きいほうに電圧が多く分かれるので、電気をあまり使わないほうに高い電圧が偏り、100V用の機器に160Vがかかって壊れることがあります。

中性線欠相保護付のブレーカー

それでも、事故などで中性線が切れてしまうことはあります。そこで、住宅の分電盤の大元のブレーカーには、中性線欠相保護付というものが使われることが多いです。欠相（けっそう）とは、3本のうち1本が切れた状態のこと。中性線が切れて機器に高い電圧がかかりそうになると、それを見つけて自動で回路を切ってくれます。
たとえるなら、ダイナマイトに向かって燃えていく導線を、途中で切って止めるようなもの。家電に高い電圧が届く前に、電気の通り道を断ち切ります。

三相3線式　工場やビルのモーター用

電線が3本で、波が3組の配線です。工場やビルの大きなモーターに使われます。

3つを並べて比べる

1MΩ（メガオーム）は、100万Ωのことです。

練習問題　絶縁抵抗の基準

まず対地電圧を出して、それから表にあてはめる型で3問。

過去問で確かめる　3問

ここ数年の試験では、問7に毎回のように単相3線式の問題が出ています。この回の内容だけで解ける3問を選びました。問題文と図は、各年度の過去問ページで確認できます。

令和7年度上期 問7　上下で電流がちがうとき

電源は上も下も103V、電線1本0.1Ω。上の機器に20A、下の機器に10A流れていて、a−b間（上の機器にかかる電圧）を問う問題です。
中性線にはちがいの10Aが流れます。外側の線の降下は 20 × 0.1 ＝ 2V、中性線は 10 × 0.1 ＝ 1V。103 − 2 − 1 ＝ 100V（正解ロ）。練習問題と同じ型です。　→ 令和7年度上期 問1〜10の解説

令和7年度下期 問7　上下がそろっているとき

電源は上も下も104V、電線1本0.2Ω。上の機器にも下の機器にも10Aずつ流れています。
上下が同じなので平衡。中性線の電流はゼロで、中性線の降下もゼロです。外側の線の降下は 10 × 0.2 ＝ 2V なので、104 − 2 ＝ 102V（正解ハ）。選択肢ロの100Vは、中性線にも10Aが流れると考えて2Vを余計に引いてしまった数です。　→ 令和7年度下期 問1〜10の解説

令和8年度上期 問7　機器を足したら電圧はどうなる？

抵抗負荷3.3Ωが上下にあり、下の負荷にはスイッチSがついています。電源は105V、電線1本0.1Ω。Sを開いているときの電圧Vは99Vでした。Sを閉じるとVはどう変わるか、という問題です。
Sを開いているとき…使われているのは上の機器だけ。電流は外側の線・上の機器・中性線を一続きに通るので、抵抗は 0.1 ＋ 3.3 ＋ 0.1 ＝ 3.5Ω。電流は 105 ÷ 3.5 ＝ 30A、機器の電圧は 30 × 3.3 ＝ 99V（問題文と一致）。
Sを閉じたとき…下にも同じ3.3Ωがつながり平衡に。中性線は0Aになり、計算から外れます。抵抗は 0.1 ＋ 3.3 ＝ 3.4Ω、電流は 105 ÷ 3.4 ≒ 30.9A、電圧は 30.9 × 3.3 ≒ 102V。
99Vから102Vになったので、3V上がる（正解ニ）。冒頭の「機器を増やしたのに電圧が上がる」と同じ話です。　→ 令和8年度上期 問1〜10の解説

まとめ