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幹線の太さを決める根拠となる電流の最小値(電技解釈第148条)

幹線の太さを決める根拠となる電流の最小値を求める問題は、第二種電気工事士の筆記試験でほぼ毎年(毎回)出題されています。

 

幹線について

まず初めに、幹線について説明します。

 

幹線とは、いろいろな負荷に電力(電気)を供給するための大元の配線と考えておけばいいです。例えば次の図のようなイメージです。

 

幹線とは

 

上図をみると、図の赤色の配線を通っていろいろな負荷A、B、C、Dに電力が供給されていますが、この大元の配線(赤色の線で書いているところ)のことを幹線といいます。

 

それで、この幹線には負荷A、B、C、Dに供給する分の電流が流れるので、

 

幹線には大きな電流が流れる

 

ことになります。

 

電力・電力量・発熱量のページの発熱量の式で解説したように、電流が流れると抵抗(=配線)に熱が発生し、電流が大きければ大きいほど、また、抵抗が大きければ大きいほど発熱する熱も大きくなります。

 

ですので、幹線には大きな電流が流れるので、幹線の太さを決めるために、幹線に電流がどのくらい流れるかを計算する必要があるんです。

 

 


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幹線の太さを決める根拠となる電流の最小値の求め方

それでは本題で、幹線の太さを決める根拠となる電流の最小値の求め方について説明します。

 

この電流の最小値は「電気設備の技術基準の解釈(電技解釈)」の第148条に規定されているのですが、条文をおぼえるのは大変ですし、第二種電気工事士の筆記試験の問題を解く範囲では次に書かれている内容をおぼえておけばほとんど大丈夫です。

 

次のような幹線があって、その幹線に4つの負荷が接続されているとします。

 

電流の最小値の求め方の説明図

 

ここで、負荷M1とM2は「電動機など始動電流が大きい負荷」、H1とH2は「その他の負荷(=始動電流が大きくない負荷)」です。

 

ここで、「始動電流が大きい」とか「始動電流が大きくない」という言葉がでてきましたが、「始動電流が大きい負荷」というのは負荷に電源が入ったときに、

 

瞬間的にドーンと大きな電流が流れる負荷

 

のことで、その代表的なものが電動機になります。

 

第二種電気工事士の筆記試験では、

 

「始動電流が大きい負荷」=「電動機」

 

「始動電流が大きくない負荷」=「電動機以外」

 

とおぼえておけばいいと思います。

 

それで、幹線の太さを決める根拠となる電流の最小値の求め方ですが、説明のために各負荷の定格電流、幹線の許容電流などを次のように定義します。

 

IA:幹線の太さを決める許容電流(これが求める電流の最小値
IM1:電動機など始動電流が大きい負荷M1の定格電流
IM2:電動機など始動電流が大きい負荷M2の定格電流
IM:電動機など始動電流が大きい負荷の定格電流の合計(つまり、IM1とIM2を足した値)
IH1:始動電流が大きくない負荷H1の定格電流
IH2:始動電流が大きくない負荷H2の定格電流
IH:始動電流が大きくない負荷の定格電流の合計(つまり、IH1とIH2を足した値)

 

イメージしやすいように図で書くと次のようになります。

 

電流の最小値の求め方の説明図(その2)

 

すると、求める手順は次のようになります。

 

@電動機など始動電流が大きい負荷の定格電流の合計IM、始動電流が大きくない
 負荷の定格電流の合計IHをそれぞれ求めます。
 (この場合は、IM=IM1+IM2、IH=IH1+IH2

 

A@で求めたIHとIMを比較して、IH≧IMのときは次式で幹線の太さを決める許容
 電流の最小値が求められます。
 IA≧IM+IH
 (つまり、IH≧IMのときは上式で求めるだけなので簡単に求められます。)

 

BIH<IMのときは、次式で幹線の太さを決める許容電流の最小値を求めます。
 IH<IMで、IM≦50[A]のとき、
 IA≧1.25×IM+IH
 IH<IMで、IM>50[A]のとき、
 IA≧1.1×IM+IH
 (IH<IMのときの式はちょっとめんどうですね・・・)

 

以上が、幹線の太さを決める根拠となる電流の最小値の求め方になります。

 

補足|需要率をかける

問題に示されている需要率が100%ではない場合には、それぞれの定格電流に需要率をかけ、その値を使って計算します。(例:需要率が80%の場合は、それぞれの定格電流に0.8をかけます。)

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