配電理論・配線設計

基本の仕組み

単相3線式の100/200V回路では、中性線と片側の電圧線の間が100V、両側の電圧線同士の間が200Vです。図に三本の線を描き、100Vの区間二つと200Vの全体を示すと整理できます。

中性線は二つの100V負荷をつなぐ基準になります。負荷が平衡なら中性線電流は相殺されますが、負荷の不平衡があれば中性線にも電流が流れます。

方式と中性線断線

単相2線式は2本の間で一つの電圧を得ます。単相3線式は外側2線間が200V、各外側線と中性線間が100Vです。三相3線式は三相負荷への供給に使い、線間電圧・線電流と各相の値を区別します。引込線は供給側から需要場所へ電気を取り入れる部分で、屋内の幹線・分岐回路とは位置が異なります。

単相3線式の中性線が断線すると、二つの100V負荷が200Vに直列接続された状態になり、抵抗に比例して電圧が分配されます。定格100Vで125Wと500Wの抵抗負荷なら各抵抗は80Ωと20Ωで、200Vから160Vと40Vに分圧されます。中性線電流が平衡時に0でも、断線してよい意味ではありません。

中性線と接地線も区別します。中性線は通常の回路で電流が流れ得る導体、接地線は故障時の感電防止に関わる導体です。

確認

「中性線はいつでも電流ゼロ」と覚えるのは誤りです。中性線の断線は各100V負荷への電圧配分を崩すおそれがあるため、正常な接続が重要です。

基本の仕組み

100Vで使う純抵抗負荷600Wと800Wを同時使用する計算例では、合計電流は(600＋800)÷100＝14Aです。これを電線や器具、保護装置の条件と照合します。

負荷電流は設計の必要量、電線の許容電流は温度上昇を考えた限界、遮断器の定格は保護装置の仕様です。三つは関連しますが同じ数字を表す言葉ではありません。

負荷から必要電流を求める

抵抗負荷ならI＝P/V、単相交流の一般負荷ならI＝P/(V×力率)、平衡三相ならI＝P/(√3×線間電圧×力率)です。効率が与えられた電動機では入力電力＝出力/効率としてから電流へ変換します。W、kW、VA、Aを混ぜないようにします。

単相100Vの抵抗負荷500Wと1000Wを同時に使うなら電流は5A＋10A＝15Aです。一方、100Vで皮相電力1000VA、力率0.8の負荷は電流10A、有効電力800Wです。ワット数だけから力率を無視して電流を求めません。

設備容量は接続される器具の合計、最大需要電力は同時使用を考えた最大値です。負荷電流を求めてから、配線・遮断器・コンセントの各条件を照合します。

確認

遮断器の数値だけ見て「そこまでならどのコンセントや電線でも使える」と判断してはいけません。交流電動機では効率や力率、始動時の電流も考慮します。

基本の仕組み

問題で遮断器の種類と定格、電線の太さ、コンセントの定格が示されたら、まず三列の表に書き分けます。選択肢の一つだけ定格が変わる問題でも、どの組合せ条件が崩れたかを比較できます。

分岐回路の規定は、過大な電流で配線や接続器が傷まないための組合せ条件です。遮断器のアンペア数を丸暗記するだけでなく、何を保護する回路かを意識します。

分岐回路の組合せを選ぶ

分岐回路では、①電源方式・電圧、②過電流遮断器の種類と定格、③電線の種類・太さと許容電流、④コンセント等の定格、⑤分岐点から遮断器までの距離を順に読みます。どれか一つの条件だけ正しくても組合せ全体が不適切なら選べません。

組合せは電技解釈149条で決まります。20A配線用遮断器なら電線1.6mm以上・コンセント20A以下、20Aヒューズなら電線2.0mm以上・コンセント20A、30Aなら電線2.6mm（5.5mm²）以上・コンセント20A以上30A以下です。同じ20Aでも配線用遮断器とヒューズで電線の太さが違います。

分岐回路の過電流遮断器は、幹線との分岐点から3m以下に施設します。分岐点から遮断器までの電線の許容電流が、幹線の過電流遮断器の定格電流の35%以上なら8m以下、55%以上なら長さの制限なく離せます。例えば幹線50Aで7mなら50×0.35＝17.5A以上です。

確認

「遮断器が大きいほどよい」は誤りです。負荷に対して必要な容量を満たすことと、電線・器具を保護できることを両方満たす必要があります。

基本の仕組み

設備容量の合計20kWに対し、問題で需要率60%が与えられた例では、最大需要電力は12kWです。その後、電圧・相数・力率の条件から幹線に流れる電流を求めます。

需要率は設備容量に対する最大需要電力の割合です。幹線では同時使用の条件を考えますが、その値を勝手に小さく見積もるのではなく、問題の指定や設計条件に従います。

幹線の太さと遮断器を分ける

幹線の太さを決める根拠となる電流と、幹線用過電流遮断器の定格を決める式は分けて読みます。電動機等を含む場合、起動電流に配慮して電線の許容電流と遮断器の定格に異なる条件が置かれます。需要率の指定がある場合はその条件を先に適用します。

幹線の電線の許容電流は定格電流の合計以上が原則です。電動機等の合計IMが他の負荷の合計IHより大きいときだけ、IM≦50AならIM×1.25、IM＞50AならIM×1.1にIHを加えます。例：IM25A・IH20Aなら1.25×25＋20＝51.25A、IM10A・IH35Aなら単純合計の45Aです。

幹線の過電流遮断器の定格電流は、原則として幹線の許容電流以下です。電動機等があるときは3IM＋IH以下とでき、それが幹線の許容電流の2.5倍を超えるなら2.5倍以下にします。電動機が複数なら合計してから判定し、電熱器には係数を掛けません。

確認

設備容量と最大需要電力を取り違えると、電流の計算が最初からずれます。また電動機を含む幹線は、一般負荷だけの単純な合計と同じ扱いとは限りません。

基本の仕組み

器具の使い過ぎで電流が増える過負荷と、電圧の異なる線同士が低い抵抗でつながる短絡では、事故電流の大きさや必要な動作が違います。同じ「過電流」でも発生のしかたを比較しましょう。

定格電流は通常使う電流の基準、遮断容量は所定条件で安全に遮断できる事故電流の能力です。負荷電流だけでなく、その場所で想定される短絡電流に見合う必要があります。

過電流・地絡・短絡の保護

過電流には、負荷の使い過ぎによる過負荷と、線間の異常接続による短絡があります。地絡は電路の一部が大地や接地された外箱等につながる事故で、過電流遮断器だけでは漏れた電流を確実に検知できません。漏電遮断器は行きと帰りの電流差を検知します。

定格電流は通常の連続使用条件に関係し、遮断容量は設置位置で想定する短絡電流を安全に遮断できる能力です。漏電遮断器には定格感度電流・動作時間など別の仕様があります。20Aという表示だけで地絡保護機能や遮断容量は決まりません。

保護装置は電源側・負荷側の配置も読みます。事故時に必要な部分を切り離し、正常な回路への影響を抑えるため、幹線用と分岐用の遮断器をそれぞれ適切に設けます。

確認

配線用遮断器が必ず漏電を検知するわけではありません。過電流保護と漏電保護は別の機能で、どの機能が装備されているかを表示で読みます。

基本の仕組み

問題で基準となる許容電流が30A、適用する電流減少係数が0.7と指定された例なら、30×0.7＝21Aです。条件を補正した値と負荷電流を比べます。

導体の抵抗で発熱した熱を、絶縁体や周囲へ逃がせる範囲で使用するのが考え方です。材質・絶縁物・周囲温度・管内の電線数などが表を選ぶ条件になります。

許容電流の表と補正

許容電流は導体の材質・断面積、絶縁物の耐熱、周囲温度、施工方法、同一管内の電線数で変わります。問題ではまず基準表から該当する電線の値を選び、その後で指定された電流減少係数を掛けます。中性線など算定上の電線数の扱いも問題文・基準に従います。

2026年上期の学科試験（問8）は、金属管内に3.5mm²のビニル絶縁電線4本を収め、係数0.63を指定しています。基準許容電流37Aに0.63を掛けると約23.3Aで、選択肢では23Aです。係数で割ったり、断面積の数字をそのまま電流Aにしたりしません。

許容電流と抵抗・電圧降下の条件は別です。太い電線は抵抗が小さく電圧降下を抑えますが、選定時には発熱に対する許容電流と負荷電圧の双方を検討します。

確認

別の工法の表から数値を借りたり、係数で割って許容電流を大きくしたりしないようにします。熱がこもる条件なら、許容できる電流は小さくなる方向です。