第2種電気工事士｜配電理論（電圧降下・電力損失・単相3線式の中性線断線）の計算を図解で解説

学科試験の「配電理論及び配線設計」は、毎回3〜5問。電気理論より式の数が少なく、パターンを覚えれば確実に取れる分野です。電線で失われる電圧と電力、単相3線式の中性線、管に入れたときの許容電流、幹線と遮断器の決め方。この4つを順に押さえます。

電圧降下と電力損失 ― 電線にも抵抗がある

電線は細い抵抗の集まりです。電源から負荷までの距離が長いと、途中で電圧が少しずつ減ります。ホースが長いと先端の水の勢いが弱くなるのと同じで、これを電圧降下といいます。電線で熱になって消える電力が電力損失です。

「電線の抵抗」が長さで与えられることもあります。1km あたり 5Ω の電線が 20m なら、1本の r は 5 × 0.02 ＝ 0.1Ω。1本ぶんの r を先に出してから式に入れると迷いません。

単相3線式 ― 中性線の電流と断線

住宅の引込みは、ほとんどが単相3線式 100/200V です。外線（L1・L2）と中性線（N）の3本で、外線と中性線の間が100V、外線同士が200Vになります。

中性線の電流は「上と下の差」

中性線には、上側の負荷電流と下側の負荷電流の差が流れます。上 10A・下 10A なら 0A、上 15A・下 10A なら 5A です。上下の負荷をそろえる（平衡させる）ほど、中性線の電流と電圧降下が小さくなります。

中性線が切れると、何が起きるか

中性線が断線すると、上下の負荷が直列になり、200V を抵抗の比で分け合います。容量の小さい（抵抗の大きい）負荷ほど高い電圧がかかるため、小さな機器が焼損するおそれがあります。だから中性線にはヒューズ（過電流遮断器）を入れず、開閉器は3極を同時に開閉するもの（3P2E の配線用遮断器など）を使って、中性線だけが切れる状態をつくらないようにします。

許容電流と電流減少係数 ― 管に入れると冷えにくい

許容電流は、電線が安全に流せる電流の上限です。上限を決めているのは熱。電線管の中に何本も入れると、互いの熱がこもって冷えにくくなるため、本数に応じた係数（電流減少係数）を掛けて小さくします。

試験では「直径2.0mm のIV線を電線管に4本入れたときの許容電流」のように出ます。35 × 0.63 ＝ 22.05 → 22A。表のがいし引きの値だけは覚えておき、係数を掛けて求めます。

幹線の太さと過電流遮断器 ― 電動機は多めに見る

幹線は、分電盤まで電気を運ぶ太い電線です。電動機（モーター）は動き始めに大きな電流が流れるので、ほかの負荷より多めに見て太さを決めます。試験で問われる計算は、電技解釈148条の次の形です。

分岐回路の組み合わせ ― 遮断器・電線・コンセント

分岐回路は「遮断器の定格」「電線の太さ」「コンセントの定格」の3つがセットで決まっています。表の縦1行ずつ覚えるのが近道です。

よく出るのは「30A の分岐回路に 15A コンセント」を×にする問題です。30A 回路のコンセントは20A以上。回路の定格より小さすぎるコンセントも不適切と覚えます。詳しい解説と幹線分岐の3m・8mルールは、下の記事にまとめています。