分電盤の設計｜過電流遮断器の定格電流の求め方のついて詳しく解説

「動力盤のブレーカー、何Aにすればいいの？」「電線の許容電流より大きい遮断器が付いているけど、大丈夫？」――幹線の過電流遮断器は、幹線（電線）を守るために付けます。だから基本はIB ≦ IWです。ただし電動機があると、始動電流のために少し大きくしてよいルールがあります。ここでは電技解釈 第148条の考え方に沿って、記号の意味から、電動機がない場合・ある場合（パターンA・B）、100Aを超えるときの扱い、幹線の許容電流の決め方、選んだあとの確認まで、計算例で順に確かめます。

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遮断器は幹線を守るためにある ― 基本は IB ≦ IW

幹線の過電流遮断器は、その先の幹線（電線）を過電流から守るために付けます。電線は、流せる電流（許容電流）を超えると熱で絶縁が傷みます。そうなる前に遮断器が切れるよう、遮断器の定格電流 IB は、幹線の許容電流 IW 以下にするのが基本です（電技解釈 第148条）。

ここで言う「幹線の許容電流」は、ケーブルの種類と太さだけで決まる値ではありません。周囲温度や、同じ管・ラックに入る条数による低減をかけた後の値です。遮断器を選ぶ前に、まず幹線の IW を確定させます。

ペン太

過電流遮断器の定格って、負荷電流よりちょっと大きめを選べばいいんですよね？

ハリタ

負荷電流で落ちないことも大事ですが、上限は幹線の許容電流で決まります。遮断器は電線を守るためのものだからです。

記号の意味 ― IB・IW・IM・IH

計算で使う記号は4つです。IBが決めたい遮断器の定格電流、IWが幹線の許容電流。負荷は電動機等（IM）とその他（IH）の2つに分け、それぞれ定格電流の合計で扱います。

「電動機等」は、電動機のように始動電流が大きい機器のことです。ポンプ・送風機・空調機の圧縮機などが入ります。照明・ヒーター・コンセントなどは「その他」です。インバータで始動する機器は始動電流が小さくなりますが、分け方は設計の方針としてそろえておきます。

電動機がない場合 ― 負荷電流 ≦ IB ≦ IW

電動機等がつながらない幹線は、IB ≦ IWだけで決まります。実際には、ふだんの負荷電流で落ちないことも必要なので、負荷電流 ≦ IB ≦ IWになる標準定格を選びます。

配線用遮断器の定格電流は、15・20・30・40・50・60・75・100・125・150・175・200・225A…のように、とびとびの標準定格です。負荷電流と IW の間に標準定格がなければ、幹線を1サイズ太くすることを考えます。遮断器を IW より大きくして合わせるのは、電動機がない幹線ではできません。

電動機があると大きくできる理由 ― 始動電流と役割分担

電動機は、回り始めの数秒間に定格の数倍の始動電流が流れます（直入れ始動で5〜8倍程度）。IB ≦ IW のままだと、始動のたびに遮断器が働いて、電動機を回せないことがあります。

そこで電技解釈 第148条は、電動機等がつながる幹線に限って、IW より大きい IB を認めています。成り立つのは、役割分担があるからです。遮断器は短絡から電線を守り、長く続く過負荷はサーマルリレーなど電動機側の保護装置が見ます。

動力の分岐回路での考え方は動力設備の設計マニュアル④ ブレーカーとケーブルの選定で詳しく扱っています。

パターンA ― 3ΣIM＋ΣIH が 2.5IW 以下のとき

電動機等があるときは、まず2つの値を出して比べます。3ΣIM＋ΣIH（電動機の合計の3倍＋その他）と、2.5IW（幹線の許容電流の2.5倍）です。遮断器の上限は、この2つの小さいほうになります。

この記事の例（電動機40A・その他20A・IW 76A）で、実際に2つの上限を並べてみます。

ここで迷いやすいのが、どの値に、どの係数を掛けるかです。3を掛けるのは電動機等の合計（ΣIM）だけで、始動電流の分を見込むためです。その他の負荷（ΣIH）は始動電流がないのでそのまま足します。2.5は幹線の許容電流（IW）に掛けます。電線が短時間なら耐えられる範囲として置いた上限です。つまり、3は負荷の側、2.5は電線の側に掛ける係数です。

3ΣIM＋ΣIH のほうが小さい（2.5IW 以下）ときがパターンAです。上限は IB ≦ 3ΣIM＋ΣIH。電動機40A・その他20A・IW 76A なら、3×40＋20＝140A と 2.5×76＝190A を比べて、140A が上限です。

140A は上限なので、その値以下から選びます。負荷電流（60A）で落ちないことを確かめて、標準定格の125Aとします。始動が軽い機器なら、もっと小さい定格でも足ります（9章で確かめます）。

パターンB ― 3ΣIM＋ΣIH が 2.5IW を超えるとき

3ΣIM＋ΣIH のほうが大きい（2.5IW を超える）ときがパターンBです。このときは、幹線を守れる限界として IB ≦ 2.5IW が上限になります。電動機が大きい割に、幹線が細いときに起こります。

なぜ電線側のほうが小さくなるのか。2つの上限を、電動機の大きさを横軸にして並べると分かります。

電動機70A・その他5A・IW 85A なら、3×70＋5＝215A、2.5×85＝212.5A で、212.5A が上限です。IW が100A以下なので、標準定格は切り下げて200Aにします。始動で落ちる心配があるなら、遮断器を上げるのではなく幹線を太くして IW を上げるのが筋です。

ペン太

パターンBで遮断器が小さくなりすぎたら、ワンサイズ上げればいいですか？

ハリタ

上限を超えるので上げられません。上げたいなら幹線を太くしてIWを上げる。遮断器は電線に合わせて決まるものです。

IWが100Aを超えるとき ― 直近上位の標準定格まで

電動機等がつながる幹線で、IW が100Aを超え、パターンA・Bで出した値が標準定格に当てはまらないときは、その値の直近上位の標準定格を選べます（電技解釈 第148条）。太い幹線では標準定格の間隔が広いためです。

電動機90A・その他10A・IW 110A なら、3×90＋10＝280A、2.5×110＝275A で、パターンBの275Aが上限です。275Aは標準定格にないので、IW が100Aを超えていることから直近上位の300Aまで選べます。IW が100A以下なら、この扱いはなく、切り下げて選びます。

幹線の許容電流を先に決める ― 1.25倍と1.1倍

ここまでの計算は、IW が決まっていることが前提でした。幹線の許容電流は、原則としてつながる機器の定格電流の合計以上です。ただし電動機等の合計がその他の合計より大きいときは、電動機の分に余裕をみて次のようにします（電技解釈 第148条）。

この記事の例で確かめると、パターンAは 1.25×40＋20＝70A 以上が必要で、IW 76A はこれを満たします。100A超の例は 1.1×90＋10＝109A 以上で、IW 110A で満たします。需要率や力率が明らかなら、それで修正した値にしてもかまいません。幹線の太さの選び方は幹線サイズの選定手順、電圧降下での見直しは電圧降下による幹線サイズの選定で扱っています。

選んだあとの確認 ― 始動・遮断容量・協調・分岐

ここまでの式で決まるのは、IB の上限です。実際の定格と遮断器の仕様は、次の4つを確かめて決めます。

とくに見落としやすいのが遮断容量です。定格電流が合っていても、設置点の短絡電流を遮断できなければ保護になりません。盤図の「225AF/175AT 25kA」の読み方は盤図のブレーカー表記の読み方で扱っています。幹線から細い幹線を分岐するときは、分岐点に遮断器を付けるのが原則ですが、次の条件なら省略できます。

漏電遮断器が必要な場所では、過電流の保護とあわせて地絡の保護も考えます（漏電遮断器の設置基準と選定方法）。

まとめ ― 取り違えやすいところ

この記事を書いた人：ハリタ

電気設備設計の実務者。引込・高圧受変電・幹線・接地を「設計者の視点」で解説しています。プロフィール詳細