單相電

在电气工程中，單相電（single-phase electric power）指利用两条线路来分配电力的交流電供电方式，頻率通常是50或60Hz^[1]。由于单相电电压在一个周期内两次达到峰值，瞬时功率并非恒定^[2]；三相电的瞬时功率之和则是恒定值，运作更为稳定。

单相电的波形图

位于加拿大的一个单相变压器电线杆

单相电具线路较少、效率较高的优点，被北美和日本的一些地方用作商業和住宅用电；但很少用在大型发电机等设施，这是因为大型电机和单相交流电作用不会产生旋转磁场，需要额外的启动电路来支持。^[3]

接線

单相交流电配电电路（日本）

 

单相二线制电路，其中GND线接地，输出电压100伏

 

单相三线制电路，其中中线接地，使用分相式变压器，两个相反相后各输出100伏，而200伏亦可使用

單相二線制

單相二線系統包括一條相線（L，又称端线、火线、活线）和一條中線（N，又称中性线、零线）。電力可以由小型發電機、不间断电源或單相供電系統提供。
此外，三相四線系統也可以提供單相電。相線接至L1/L2/L3其中一相，中線則接至三相變壓器的中性點。中性點通常會接地，以確保電力保護裝置可以正常運作。

${\displaystyle V_{\mathrm {AN} }=220\angle 0^{\circ }}$ 

${\displaystyle V_{\mathrm {BN} }=220\angle 120^{\circ }}$ 

${\displaystyle V_{\mathrm {CN} }=220\angle 240^{\circ }}$ 

單相三線制

單相三線系統中，電力由分相式（split-phase）變壓器提供，共有兩條相線（反相）和一條中線，同時提供 120V及 240V。變壓器的主線圈可接至三相電的其中兩個相（V_AB），副線圈則設有中心抽頭，引出中線並同時接地。

${\displaystyle V_{\mathrm {1} }=120\angle 0^{\circ }}$ 

${\displaystyle V_{\mathrm {2} }=120\angle 180^{\circ }}$ 

${\displaystyle V_{\mathrm {12} }=120\angle 0^{\circ }-120\angle 180^{\circ }=240}$ 

分相式電力系統無法產生單一指向的旋轉磁場，因此不是兩相電。

比較

 

變壓器繞組

與三相電相比，單相電最主要的特點是輸出功率不是常數（功率振盪），其電壓在0°和180°時是零，在90°和270°時達到峰值。而三相電的總功率則是常數，因此，三相發電機可以穩定地運作。

三相變壓器的成本亦比單相變壓器低。只需要多50%的材料，則可提供原來3倍的輸出功率。

因此，三相電無論在發電及輸電都有明顯優勢。但對於商業和住宅用戶，單相電已能滿足一般的用電需求。

電壓

主条目：IEC標準電壓

在北美地區，分相式為120V/240V，三相電則是120V/208V。部分電動機會接供兩個接線方式，因此能同時支援208V及240V。對於240V供暖系統，若是連接到208V系統中，其功率會下降至75%。此外，部分國家的電壓為127V/220V，把208V的電力裝置接駁到220V系統應可正常運作，但保養或會失效。

在歐亞地區，單相電介乎220V到240V，此電壓能夠提供足夠的電力給馬達和其他高功率電力裝置人使用。與北美不同，歐亞地區的單相電力裝置通常不會接至三相系統以380V至415V運作。

參考資料

1. 日本电气工程师学会《电工袖珍本》第十一篇 送电. Ohmsha. 1959年. 
2. What's the Difference Between Single Phase and Three Phase AC Power Supplies?. Aegis Power Systems. Aegis Power Systems. [2015-12-28]. （原始内容于2021-08-13）. 
3. 日本电气工程师学会《输配电工程》第 4 章配电. Ohmsha. 1980.